JPH09304344A - Ionization analyzing device - Google Patents

Ionization analyzing device

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JPH09304344A
JPH09304344A JP8125137A JP12513796A JPH09304344A JP H09304344 A JPH09304344 A JP H09304344A JP 8125137 A JP8125137 A JP 8125137A JP 12513796 A JP12513796 A JP 12513796A JP H09304344 A JPH09304344 A JP H09304344A
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JP
Japan
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needle
tip
electrolyte solution
ions
ionization
Prior art date
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Pending
Application number
JP8125137A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yutaro Yanagisawa
雄太郎 柳沢
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Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an analyzing device which enhances the efficiency in generating ions for use in mass spectrometry, etc. SOLUTION: A needle 22 that can move back and forth in (z)-direction is built into an ionization chamber 15, and an electrolytic solution L containing a sample is supplied into the ionization chamber 15 by a supply pipe 18. A through-hole 20 passing to the inside of the ionization chamber 15 is bored in the supply pipe 18. With a predetermined voltage applied between the supply pipe 18 and the needle 22, the end of the needle 22 is inserted into the hole 20 and contacted with the electroytic solution, to cause the ions in the electrolytic solution to cling to the end of the needle 22 through electrophoresis. After the meddle 22 has been raised, a laser beam is applied to the end of the needle 22, so that the ions clinging to the end of the needle 22 are released into the ionization chamber 15. Therefore, the ions can be enriched and converted into soft ions.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、生体高分子、タン
パク質、糖鎖、DNAまたはドラッグ等の難揮発性高分
子を分解することなくイオン化(所謂ソフトイオン化)
させ、その高分子の質量分析等を行うためのイオン化分
析装置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to ionization (so-called soft ionization) of biopolymers, proteins, sugar chains, DNA or drugs and other hardly volatile polymers without decomposition.
The present invention relates to an ionization analyzer for performing mass analysis of the polymer.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、これらの難揮発性高分子を試料と
して質量分析等を行うイオン化分析装置では、これらの
試料のソフトイオン化を行うためにレーザ脱離法、エレ
クトロスプレー法等の技術が用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in ionization analyzers for performing mass spectrometry and the like using these hardly volatile polymers as samples, techniques such as laser desorption method and electrospray method have been used to perform soft ionization of these samples. Has been.

【0003】まず、レーザ脱離法を用いた従来のイオン
化分析装置を図28に基づいて説明する。レーザ脱離法
で使用するイオン源は、試料と照射されたレーザを吸収
し試料の分解を防止する働きがあるマトリックスとを混
合して、これを基板9上に塗布し大気中で乾燥して作成
する。この基板9をイオン分析装置に取り付け、イオン
分析装置を真空ポンプ(図示せず)を用いて真空排気す
る。所定の真空度に達した後に、レーザ装置7により発
生したレーザ光をミラー72およびレーザ光導入窓71
を通してイオン源8に照射すると、マトリックスおよび
試料のイオンが蒸発する。イオン導入部4を介してこれ
らのイオンを質量分析計5に導入し、イオン検出器6で
検出することにより質量スペクトルが得られる。この方
法では、試料である難揮発性高分子のみにレーザを照射
するとその高分子が分解するので、試料のソフトイオン
化が実現できないという課題を解決している。
First, a conventional ionization analyzer using the laser desorption method will be described with reference to FIG. The ion source used in the laser desorption method mixes a sample with a matrix that absorbs the irradiated laser and prevents decomposition of the sample, and coats it on the substrate 9 and dry it in the atmosphere. create. This substrate 9 is attached to an ion analyzer, and the ion analyzer is evacuated using a vacuum pump (not shown). After reaching a predetermined degree of vacuum, the laser light generated by the laser device 7 is reflected by the mirror 72 and the laser light introduction window 71.
When the ion source 8 is irradiated through the ion source 8, the ions of the matrix and the sample are evaporated. A mass spectrum is obtained by introducing these ions into the mass spectrometer 5 through the ion introducing unit 4 and detecting them by the ion detector 6. This method solves the problem that soft ionization of a sample cannot be realized because the polymer is decomposed by irradiating only the hardly volatile polymer as a sample with a laser.

【0004】次に、エレクトロスプレー法を用いたイオ
ン化分析装置について、図29を用いて説明する。イオ
ン解離している試料を含む電解質溶液Lを内径が約10
0ミクロンメートル以下のキャピラリ1に供給する。こ
のキャピラリ1に印加されている高電圧で生じる電場に
より、その電解質溶液Lの先端部2は針状になり、した
がって、この先端部2から電解質溶液Lが噴霧化され
て、直径約1ミクロンメートル程度のイオン液滴3にな
って大気中Rに放出される。この大気中Rは、所定の供
給ポートからN2ガスを供給しつつ真空ポンプ(図示せ
ず)により差動排気されている。図30に示すように、
放出されたこのイオン液滴3は分裂したりまたはその溶
媒が蒸発したりして、次第にその体積が減少し、その表
面積も小さくなる。イオン液滴3の表面積が小さくなる
と、試料のイオンまたは溶媒のイオンが液滴の表面に移
動する。液滴の体積がさらに小さくなりその半径が所定
の臨界値(約10nm)に達すると、液滴内のイオン間
に働くクーロン反発力により液滴からイオンが放出(所
謂イオン蒸発)される。このイオンをイオン化分析装置
のイオン導入部4を介して質量分析計5に導入して、イ
オン検出器6で検出することにより、質量スペクトルを
得られる。
Next, an ionization analyzer using the electrospray method will be described with reference to FIG. The inside diameter of the electrolyte solution L containing the sample dissociated by ions is about 10
Supply to the capillary 1 of 0 micrometer or less. The electric field generated by the high voltage applied to the capillary 1 causes the tip portion 2 of the electrolyte solution L to have a needle-like shape. Therefore, the electrolyte solution L is atomized from the tip portion 2 to have a diameter of about 1 μm. Ion droplets 3 of a certain degree are emitted to R in the atmosphere. The atmosphere R is differentially exhausted by a vacuum pump (not shown) while supplying N 2 gas from a predetermined supply port. As shown in FIG. 30,
The ejected ion droplets 3 are fragmented or the solvent thereof is evaporated, so that the volume thereof is gradually reduced and the surface area thereof is also reduced. When the surface area of the ion droplet 3 becomes small, the ions of the sample or the ions of the solvent move to the surface of the droplet. When the volume of the droplet becomes smaller and the radius thereof reaches a predetermined critical value (about 10 nm), the Coulomb repulsive force acting between the ions in the droplet causes the ions to be ejected (so-called ion evaporation). A mass spectrum can be obtained by introducing these ions into the mass spectrometer 5 through the ion introducing unit 4 of the ionization analyzer and detecting them by the ion detector 6.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、レーザ脱離法
を用いた方法にあっては、マトリックスの量が試料に対
して106倍と多量になり、この全てが蒸発するので、
試料のイオンが質量分析計に導入される効率は10ー6
10ー10と極めて低いという問題がある。また、イオン
源を作成するときは、マトリックスと試料を混合したも
のを1回〜数回ずつ基板に塗布し、大気中で乾燥させ
て、その基板をイオン分析装置に取り付けて、イオン分
析装置を真空排気するので、測定まで多くの時間を必要
としていた。
However, in the method using the laser desorption method, the amount of the matrix becomes 10 6 times as large as that of the sample, and all of this evaporates.
Efficiency ions of the sample is introduced into the mass spectrometer 10 -6 ~
There is a problem that it is extremely low at 10-10 . In addition, when creating an ion source, a mixture of a matrix and a sample is applied to a substrate once to several times, dried in the atmosphere, and the substrate is attached to an ion analyzer to attach the ion analyzer. Since it was evacuated, it took a lot of time before the measurement.

【0006】エレクトロスプレー法を用いた方法にあっ
ては、溶媒に対する試料の濃度を高くすると、イオン液
滴の体積が減少しその半径が上記臨界値に達するまで縮
小しないため、イオン蒸発を生じないという問題点があ
る。また、水などの非有機系の溶媒を用いる場合には、
霧状のイオン液滴3がキャピラリ1の先端から十分に放
出されないという問題がある。このような噴霧化が十分
になされないという事態を解消するために、大気中の電
場強度を上げ、噴霧化のためのエネルギーをさらに供給
するという方法がある。しかし、電場強度を上げると放
電が生じやすいという問題がある。さらに、このエレク
トロスプレー法によっても、試料だけではなく溶媒も全
部蒸発させ、この溶媒を差動排気によって排気するの
で、試料のイオンの質量分析装置への導入効率は、10
ー6〜10ー10と極めて低いという問題がある。
In the method using the electrospray method, when the concentration of the sample with respect to the solvent is increased, the volume of the ion droplet is reduced and the radius thereof is not reduced until the critical value is reached, so that ion evaporation does not occur. There is a problem. When a non-organic solvent such as water is used,
There is a problem that the atomized ion droplet 3 is not sufficiently discharged from the tip of the capillary 1. In order to eliminate such a situation that atomization is not sufficiently performed, there is a method of increasing the electric field strength in the atmosphere and further supplying energy for atomization. However, there is a problem that discharge is likely to occur when the electric field strength is increased. Further, even by this electrospray method, not only the sample but also the solvent is entirely evaporated and the solvent is exhausted by differential evacuation, so that the efficiency of introducing the sample ions into the mass spectrometer is 10%.
There is a problem that extremely low and over 6 to 10 over 10.

【0007】FD(field desorptio
n)法は、針上に試料を載せて乾燥させ、この試料を真
空雰囲気中に挿入して数kVの電圧を印加してこれによ
る電場によりイオンを蒸発させる方法である。しかし、
この方法は、試料を乾燥させる等に1日程度の時間を要
するので実用的な方法ではない。
FD (field desorptio)
The n) method is a method in which a sample is placed on a needle and dried, the sample is inserted into a vacuum atmosphere, a voltage of several kV is applied, and ions are evaporated by an electric field generated by the application. But,
This method is not a practical method because it takes about one day to dry the sample.

【0008】また、FD法の煩雑な作業を省くために、
液体クロマトグラフ流出液をノズルに向けて噴出させ、
試料を載せた針に高電圧を印加することによって、試料
をイオン化させる提案(特開昭3ー285245号公
報)もなされている。しかし、この方法も、試料のイオ
ン化の効率が高いとはいい難く、また、異常放電を招来
したり、媒質自体がイオン化してしまうのでバックグラ
ウンドの原因となる等の問題がある。
Further, in order to save the complicated work of the FD method,
Eject the liquid chromatograph effluent toward the nozzle,
There is also a proposal (Japanese Patent Laid-Open No. 3-285245) to ionize the sample by applying a high voltage to the needle on which the sample is placed. However, this method also cannot be said to have high ionization efficiency of the sample, and also causes problems such as causing abnormal discharge and causing the medium itself to be ionized, which causes a background.

【0009】したがって、本発明の目的は、イオンの発
生が短時間で可能であるため測定時間の短縮でき、また
イオンの測定を高感度に行うことができ、さらにイオン
の質量分析計への導入効率が高くできるイオン分析装置
を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is that the generation of ions can be performed in a short time, the measurement time can be shortened, the ions can be measured with high sensitivity, and the ions can be introduced into a mass spectrometer. An object of the present invention is to provide an ion analyzer that can improve efficiency.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】このような目的を解決す
るために本発明は次のような構成とした。
In order to solve such an object, the present invention has the following constitution.

【0011】本発明においては、電解質溶液内に含まれ
る試料のイオンをイオン化室内の気中または真空中に放
出するイオン化分析装置であって、イオン化室内に設け
られた針と、電解質溶液中のイオンを含む液滴または電
解質溶液中のイオンを針に付着させる付着手段と、付着
液滴、付着イオンまたは針の少なくとも一つにレーザ光
を照射することにより、付着液滴中のイオンまたは付着
イオンをイオン化室内に放出させる放出手段とを具備す
る構成とした。
According to the present invention, there is provided an ionization analyzer for releasing ions of a sample contained in an electrolyte solution into the air or a vacuum in the ionization chamber, wherein a needle provided in the ionization chamber and ions in the electrolyte solution. By irradiating at least one of the adhering means for adhering the ions in the droplet or the electrolytic solution containing the droplets to the needle and the adhering droplet, the adhering ions or the needle with the laser light, It is configured to include a discharging means for discharging into the ionization chamber.

【0012】このようにイオン化室内に針を設け、この
針に電解質溶液中のイオンを含む液滴または電解質溶液
中のイオンを付着させるようにしたので、イオンの取り
出しが容易できる。また、この付着液滴、付着イオンま
たは針の少なくとも一つにレーザ光を照射するようにし
たので、イオン放出に要する時間を短縮することができ
る。
Since the needle is provided in the ionization chamber and the droplet containing the ion in the electrolyte solution or the ion in the electrolyte solution is attached to the needle, the ion can be easily taken out. Further, since at least one of the adhered droplets, adhered ions or the needle is irradiated with the laser beam, the time required for ion emission can be shortened.

【0013】また、本発明においては、付着手段は、電
解質溶液をイオン室内に供給し、針を移動させることに
よりその先端を一時的に電解質溶液に接触させる移動手
段と、電解質溶液内でのイオンの電荷極性に対応して針
に所定極性の電圧を印加する手段とを有する構成として
もよい。
Further, in the present invention, the attaching means supplies the electrolyte solution into the ion chamber and moves the needle to temporarily bring the tip into contact with the electrolyte solution, and the ionizing means in the electrolyte solution. And a means for applying a voltage of a predetermined polarity to the needle in correspondence with the charge polarity.

【0014】このように付着手段として、電解質溶液を
イオン室内に供給し、針を移動させることによりその先
端を一時的に電解質溶液に接触させる移動手段と、電解
質溶液内でのイオンの電荷極性に対応して針に所定極性
の電圧を印加する手段とを有する構成としたので、電解
質溶液内の所定の電荷極性のイオンを含んだ液滴または
所定の電荷極性のイオンを選択的に針の先端に付着させ
ることができるようになり、高感度のイオン分析ができ
る。
As described above, as the attaching means, the moving means for supplying the electrolyte solution into the ion chamber and moving the needle to temporarily bring the tip into contact with the electrolyte solution, and the charge polarity of the ions in the electrolyte solution Correspondingly, since it is configured to have a means for applying a voltage of a predetermined polarity to the needle, the tip of the needle selectively selects a droplet containing ions of a predetermined charge polarity or an ion of a predetermined charge polarity in the electrolyte solution. Since it can be attached to the substrate, highly sensitive ion analysis can be performed.

【0015】また、本発明においては、針は、イオン化
室内に固定され、付着手段は、電解質溶液を針の近傍ま
で供給する供給管と、供給管を振動させて電解質溶液の
表面を移動させることにより、電解質溶液を針の先端に
付着させる振動手段と、電解質溶液内のイオンの電荷極
性に対応して供給管と針間に所定極性の電圧を印加する
手段とを具備する構成としてもよい。
Further, in the present invention, the needle is fixed in the ionization chamber, and the adhering means moves the surface of the electrolyte solution by vibrating the supply pipe for supplying the electrolyte solution up to the vicinity of the needle. Thus, the vibrating means for adhering the electrolyte solution to the tip of the needle and the means for applying a voltage of a predetermined polarity between the supply tube and the needle corresponding to the charge polarity of the ions in the electrolyte solution may be provided.

【0016】このように針をイオン化室内に固定し、付
着手段として電解質溶液を針の近傍まで供給する供給管
と、供給管を振動させて電解質溶液の表面を移動させる
ことにより、電解質溶液を針の先端に付着させる振動手
段と、電解質溶液内の前記イオンの電荷極性に対応して
供給管と針間に所定極性の電圧を印加する手段を具備す
る構成としたので、針を移動させる必要がなく装置の簡
素化を図ることができる。
In this way, by fixing the needle in the ionization chamber and supplying the electrolyte solution to the vicinity of the needle as an attachment means, and by vibrating the supply tube to move the surface of the electrolyte solution, the electrolyte solution is moved to the needle. It is necessary to move the needle because it has a vibrating means to be attached to the tip of the needle and a means for applying a voltage of a predetermined polarity between the supply tube and the needle corresponding to the charge polarity of the ions in the electrolyte solution. Therefore, the device can be simplified.

【0017】また、本発明においては、付着手段は、電
解質溶液をイオン化室へ供給する供給管を有し、針は、
所定方向へ移動するとその先端部がイオン化室内へ突き
出すように、供給管内に対して進退移動可能に設けられ
ている構成としてもよい。
Further, in the present invention, the attaching means has a supply pipe for supplying the electrolytic solution to the ionization chamber, and the needle is
It may be configured to be movable forward and backward with respect to the inside of the supply pipe so that the tip portion thereof projects into the ionization chamber when moved in a predetermined direction.

【0018】このようにイオン化室内に針を設け、この
針に電解質溶液中のイオンを含む液滴または電解質溶液
中のイオンを付着させ、この付着液滴、付着イオンまた
は針の少なくとも一つにレーザ光を照射するようにした
ので、操作が簡素である。
Thus, the needle is provided in the ionization chamber, and the droplet containing the ion in the electrolyte solution or the ion in the electrolyte solution is attached to this needle, and the laser is attached to at least one of the attached droplet, the attached ion or the needle. Since the light is emitted, the operation is simple.

【0019】また、本発明においては、移動手段は、針
を振動させることによりその先端を一時的に電解質溶液
に接触させる構成としてもよい。
Further, in the present invention, the moving means may be constructed so that the tip of the moving means is brought into contact with the electrolyte solution temporarily by vibrating the needle.

【0020】このように針の振動させることによりその
先端を一時的に電解質溶液に接触させて、針の先端に液
滴またはイオンを付着させるようにすると、短時間にイ
オンの放出を繰り返しすることができる。
As described above, by vibrating the needle so that its tip is temporarily brought into contact with the electrolyte solution so that droplets or ions are attached to the tip of the needle, the release of ions is repeated in a short time. You can

【0021】また、本発明においては、振動手段は、超
音波振動子である構成としてもよい。
Further, in the present invention, the vibrating means may be an ultrasonic vibrator.

【0022】このように超音波振動子を用い、超音波振
動子を所定の振動数で振動させることにより、針先端へ
のイオンの付着が安定し効率良くイオンを放出させるこ
とができる。
As described above, by using the ultrasonic vibrator and vibrating the ultrasonic vibrator at a predetermined frequency, the attachment of the ions to the tip of the needle is stabilized and the ions can be efficiently emitted.

【0023】また、本発明においては、針は、その表面
の少なくとも一部が誘電物、絶縁物、電解質溶液を弾く
物質または電解質溶液を吸着する物質で被覆されている
構成としてもよい。
Further, in the present invention, at least a part of the surface of the needle may be coated with a dielectric, an insulator, a substance that repels the electrolyte solution or a substance that adsorbs the electrolyte solution.

【0024】このように針の先端部を誘電物で被覆すれ
ば、針の先端へ効率よくイオンを付着させることができ
る。絶縁物で被覆すれば、イオンを付着する際に電流を
流すことない。針の基部を電解質を弾く物質で被覆すれ
ば、針先端部のみに液滴を付着することができる。針の
先端部を電解質を吸着する物質で被覆すれば、針の先端
部に液滴を付着することができる。
By coating the tip of the needle with the dielectric material as described above, ions can be efficiently attached to the tip of the needle. If it is covered with an insulator, no current will flow when attaching ions. By coating the base of the needle with a substance that repels the electrolyte, droplets can be attached only to the tip of the needle. If the tip of the needle is coated with a substance that adsorbs an electrolyte, droplets can be attached to the tip of the needle.

【0025】また、本発明においては、針は、絶縁体層
をはさんだ外層導電体と内部導電体からなる層構造を針
の先端部に有し、さらに針の先端の絶縁層は、露出して
いる構成としてもよい。
Further, in the present invention, the needle has a layer structure composed of an outer conductor and an inner conductor sandwiching an insulating layer at the tip of the needle, and the insulating layer at the tip of the needle is exposed. It may be configured to have.

【0026】このように絶縁体層をはさんだ外層導電体
と内部導電体からなる層構造を針の先端部に有し、さら
に針の先端の絶縁層は、露出している構造とすると、針
の先端に液滴等を付着させることができるので、付着液
滴を微小にできる。
As described above, if the needle has a layered structure composed of an outer conductor and an inner conductor sandwiching an insulating layer, and the insulating layer at the end of the needle is exposed, Since droplets and the like can be attached to the tip of, the attached droplet can be made minute.

【0027】また、本発明においては、針は、少なくと
もその先端部が光ファイバで形成され、レーザ光は、光
ファイバの根元から入射して、針内部を通して針先端部
へ導かれ、その先端部の付着液滴または付着イオンに照
射される構成としてもよい。
Further, in the present invention, at least the tip portion of the needle is formed of an optical fiber, and the laser light enters from the root of the optical fiber and is guided through the inside of the needle to the needle tip portion, where the tip portion. The attached droplets or the attached ions may be irradiated.

【0028】このように針を光ファイバで形成し、レー
ザ光を根元から入射させて、針の内部を通して針先端部
へ導いて、その先端部の付着液滴または付着イオンに照
射するようにしたので、レーザ光と針の位置合わせが不
要になり、またレーザ光を効率よく先端部の付着液滴ま
たは付着イオンに照射することができるようになる。
In this way, the needle is formed of an optical fiber, laser light is made incident from the root, is guided through the inside of the needle to the tip of the needle, and the droplets or ions attached to the tip are irradiated. Therefore, it is not necessary to align the laser beam with the needle, and the laser beam can be efficiently applied to the adhered droplets or adhered ions at the tip.

【0029】また、本発明においては、イオン化室は、
イオン分析部容器と一体に連結された容器として形成さ
れている構成としてもよい。
In the present invention, the ionization chamber is
It may be configured as a container integrally connected to the ion analysis unit container.

【0030】このようにして、差動排気することなくイ
オン化室をイオン分析部容器と一体に連結された気密容
器として形成するようにしたので、試料イオンをイオン
化室から質量分析計に高い転送効率で導入できるように
なる。
In this way, the ionization chamber is formed as an airtight container integrally connected to the ion analysis unit container without differential evacuation, so that the sample ions are transferred from the ionization chamber to the mass spectrometer with high efficiency. Can be introduced at.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】以下の説明において、電解質溶液
とは、被測定試料である物質(例えば、生体細胞、その
他の物質)を溶媒中に混入することによって作られた所
謂サンプル溶液をいうものとする。実施の形態の説明で
は、溶媒のpH濃度に応じて被測定試料が陽イオンと陰
イオンに解離した状態にある電解質溶液を導入し、この
電解質溶液から被測定試料のイオンを採取して質量分析
装置へ放出するイオン化分析装置について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the following description, an electrolyte solution refers to a so-called sample solution prepared by mixing a substance to be measured (for example, living cells and other substances) in a solvent. And In the description of the embodiment, an electrolyte solution in which the sample to be measured is dissociated into cations and anions depending on the pH concentration of the solvent is introduced, and ions of the sample to be measured are collected from this electrolyte solution to perform mass spectrometry. The ionization analysis device for discharging to the device will be described.

【0032】(第1の実施の形態)本発明のイオン化分
析装置をTOF(time of flight)質量
分析装置に適用した場合の実施の形態を図面と共に説明
する。
(First Embodiment) An embodiment in which the ionization analyzer of the present invention is applied to a TOF (time of flight) mass spectrometer will be described with reference to the drawings.

【0033】まず、図1に基づいて、TOF質量分析装
置の概略構造について説明する。機密性を有しかつ真空
ポンプ(図示せず)によって内部が吸引されるイオン分
析部容器10内に、ドリフト領域11が設けられてい
る。ドリフト領域11の後方には、イオン検出器として
電子増倍機能を有するマイクロチャネルプレート12が
対向配置されており、ドリフト領域11の前方から入射
したイオンが、ドリフト領域11を通過してマイクロチ
ャネルプレート12に到達するようになっている。そし
て、マイクロチャネルプレート12のアノードから出力
される検出信号Sはプリアンプ13で増幅された後、高
速記録可能なトランジェントレコーダ等で構成される記
録部14で記録される。
First, the schematic structure of the TOF mass spectrometer will be described with reference to FIG. A drift region 11 is provided in the ion analysis unit container 10 which is airtight and whose inside is sucked by a vacuum pump (not shown). A microchannel plate 12 having an electron multiplying function as an ion detector is disposed behind the drift region 11 so that ions incident from the front of the drift region 11 pass through the drift region 11 and the microchannel plate. It is supposed to reach twelve. Then, the detection signal S output from the anode of the microchannel plate 12 is amplified by the preamplifier 13 and then recorded by the recording unit 14 including a transient recorder capable of high-speed recording.

【0034】次に、本発明のイオン化分析装置は、ドリ
フト領域11の前方側にイオン分析部容器10と一体に
連結された容器状のイオン化室15を有している。この
イオン化室15も機密性を有している。イオン化室15
内にはその下側端に設けられた供給ポート16からN2
ガスが供給され、上側端のポート17から真空ポンプ
(図示せず)によって排気が行われている。供給ポート
16からは、N2ガスに限らず不揮発性ガスを供給して
もよい。供給ポート16から不揮発性ガスを供給すれ
ば、電解質溶液中に含まれている被測定試料のイオンを
採取して放出する過程において、不要な蒸発物等が発生
するの抑制できる。また、このようなガスを供給するこ
となくイオン化室15を真空状態にしてもよい。
Next, the ionization analyzer of the present invention has a container-shaped ionization chamber 15 integrally connected to the ion analysis container 10 on the front side of the drift region 11. This ionization chamber 15 also has confidentiality. Ionization room 15
From inside the supply port 16 provided at the lower end to N 2
Gas is supplied and exhausted from the port 17 at the upper end by a vacuum pump (not shown). A non-volatile gas may be supplied from the supply port 16 instead of the N 2 gas. By supplying the non-volatile gas from the supply port 16, it is possible to suppress the generation of unnecessary vaporized substances and the like in the process of collecting and releasing the ions of the sample to be measured contained in the electrolyte solution. Further, the ionization chamber 15 may be in a vacuum state without supplying such a gas.

【0035】イオン化室15の下端には、電解質溶液L
を供給するための供給管18が設けられ、シュリンジポ
ンプ19等によって電解質溶液Lがこの供給管に供給さ
れる。供給管18の一側には、イオン化室15の内部と
連通する微小な孔20が窄設されている。なお、供給管
は細管でもよい。
At the lower end of the ionization chamber 15, the electrolyte solution L
A supply pipe 18 for supplying the electrolyte solution L is provided, and the electrolyte solution L is supplied to the supply pipe by a syringe pump 19 or the like. A minute hole 20 communicating with the inside of the ionization chamber 15 is provided on one side of the supply pipe 18. The supply pipe may be a thin pipe.

【0036】さらに、イオン化室15内には、中空円筒
状のグリッド21が孔20に対して所定の間隔をもって
対向して固定されており、また、孔20に対して約1ミ
クロンメートル〜数10ミクロンメートル程度の範囲で
上下方向(図中のz方向)に移動可能な針22が、グリ
ッド21の中空内に挿入されている。
Further, in the ionization chamber 15, a hollow cylindrical grid 21 is fixed so as to face the holes 20 with a predetermined space therebetween, and the holes 20 have a diameter of about 1 micrometer to several tens. A needle 22 that can move in the vertical direction (z direction in the drawing) within a range of about a micrometer is inserted in the hollow of the grid 21.

【0037】この針22の一端は、移動装置23に内蔵
されいるピエゾ素子や超音波振動素子に連結されている
ので、これらの素子が作動することにより針22の上下
方向への移動が制御される。針22と供給管18との間
には可変電圧源24と電流計25が直列に接続されてい
る。この可変電圧源24は、制御電圧E1をマイナスか
らプラスの範囲で制御することができる。したがって、
針22に対して供給管18の電位を高くする制御電圧E
1を出力したり、あるいは、針22に対して供給管18
の電位を低くする制御電圧E1を出力したり、あるい
は、針22と供給管18を同電位にする制御電圧E1
(すなわち、E1=0ボルト)を出力することができ、
夫々の電圧レベルも適宜に設定できる。
Since one end of the needle 22 is connected to a piezo element or an ultrasonic vibrating element built in the moving device 23, the movement of the needle 22 in the vertical direction is controlled by the operation of these elements. It A variable voltage source 24 and an ammeter 25 are connected in series between the needle 22 and the supply pipe 18. The variable voltage source 24 can control the control voltage E1 in the range of minus to plus. Therefore,
Control voltage E for increasing the potential of the supply pipe 18 relative to the needle 22
1 or supply pipe 18 to needle 22
The control voltage E1 for lowering the potential of the control voltage E1 or for controlling the needle 22 and the supply pipe 18 at the same potential.
(That is, E1 = 0 volts) can be output,
Each voltage level can also be set appropriately.

【0038】また、針22の先端にレーザ装置80で発
生したレーザ光を照射できるように、イオン化室15の
側面にはレーザ光導入用の窓81が設けられている。
A window 81 for introducing a laser beam is provided on the side surface of the ionization chamber 15 so that the tip of the needle 22 can be irradiated with the laser beam generated by the laser device 80.

【0039】グリッド21の上方には、グリッド27お
よび28が、ドリフト領域11の前方に設けられている
グリッド26と対向して平行に配置されている。グリッ
ド26は、ドリフト領域11と共にアース電位(0ボル
ト)に設定されている。グリッド27および28は、コ
ンピュータシステムからなる制御部29によって制御さ
れる電圧源30に接続されているので、パルス制御電圧
V1、V2(ただし、0<V2<V1)が所定のタイミ
ングで印加できる。そして、後述するように試料のイオ
ンがグリッド27および28の間に溜まり、所定のパル
ス制御電圧V1、V2が、それぞれグリッド27、28
に印加されると、陽イオンがグリッド26側へ加速され
てドリフト領域11に送り込まれ、質量分析等に供され
る。
Above the grid 21, grids 27 and 28 are arranged in parallel, facing the grid 26 provided in front of the drift region 11. The grid 26 is set to the ground potential (0 volt) together with the drift region 11. Since the grids 27 and 28 are connected to the voltage source 30 controlled by the control unit 29 including a computer system, the pulse control voltages V1 and V2 (where 0 <V2 <V1) can be applied at a predetermined timing. Then, as will be described later, the ions of the sample are accumulated between the grids 27 and 28, and the predetermined pulse control voltages V1 and V2 are respectively applied to the grids 27 and 28.
Is applied to the grid 26, the cations are accelerated to the grid 26 side, are sent to the drift region 11, and are used for mass spectrometry and the like.

【0040】さらに、グリッド21、27および28の
構造を図2に基づいて説明する。グリッド21は、絶縁
材料からなる円筒管の周壁に、レーザ加工によって多数
の穴を設けた後、表面全体に導電性の被膜を施すことに
よって形成されている。グリッド22の内径は、針22
を挿入できる内径であればよい。たとえば、約10ミク
ロンメートル〜約100ミクロンメートルが好ましい。
そして、グリッド21の上側端部21aとグリッド21
の下側端部21bとの間に電圧E2を印加することによ
り、グリッド21の円筒内部に所定の電場勾配を発生さ
せる。試料の陽イオンを処理する場合には、図2に示さ
れているように上側端部21aに対して下側端部21b
の電位を高くする電圧E2を適用する。試料の陰イオン
を処理する場合には、上側端部21aに対して下側端部
21bの電位を低くする電圧E2を適用する。グリッド
27および28は、共に平行な金属網で形成されてい
る。
Further, the structure of the grids 21, 27 and 28 will be described with reference to FIG. The grid 21 is formed by forming a large number of holes by laser processing on the peripheral wall of a cylindrical tube made of an insulating material and then applying a conductive coating on the entire surface. The inner diameter of the grid 22 is
Any inner diameter can be inserted. For example, about 10 microns to about 100 microns is preferred.
Then, the upper end 21a of the grid 21 and the grid 21
A predetermined electric field gradient is generated inside the cylinder of the grid 21 by applying the voltage E2 between the lower end 21b and the lower end 21b. When treating the cations of the sample, as shown in FIG. 2, the lower end 21b is opposed to the upper end 21a.
A voltage E2 that raises the potential of is applied. When treating the anions of the sample, a voltage E2 that lowers the potential of the lower end 21b is applied with respect to the upper end 21a. The grids 27 and 28 are both formed of parallel metal nets.

【0041】図3は、グリッド21の別の構造を示した
ものである。図3では、グリッド21は、z方向に配列
された複数の金属リング21c〜21eを所定の間隔で
相互に平行に配置したものから構成される。このグリッ
ド21は、これらの金属リング21c〜21e間に所定
の電圧E20、E21を印加することにより、この金属
リング内に所定の電場勾配を発生させるようにしたもの
である。図3に示すグリッドの構造では、試料の陽イオ
ンを処理する場合は、金属リング21cに最も低い電位
にするように21c,21d,21eの順序で電圧E2
0,E21を印加する。また、試料の陰イオンを処理す
る場合は、金属リング21cに最も高い電位にするよう
に21c,21d,21eの順序で電圧E20,E21
を印加する。
FIG. 3 shows another structure of the grid 21. In FIG. 3, the grid 21 is composed of a plurality of metal rings 21c to 21e arranged in the z direction and arranged in parallel with each other at a predetermined interval. The grid 21 is configured to generate a predetermined electric field gradient in the metal rings by applying predetermined voltages E20 and E21 between the metal rings 21c to 21e. In the grid structure shown in FIG. 3, when the cations of the sample are processed, the voltage E2 is applied in order of 21c, 21d, and 21e so that the metal ring 21c has the lowest potential.
0 and E21 are applied. When treating the anions of the sample, the voltages E20, E21 are set in order of 21c, 21d, 21e so that the metal ring 21c has the highest potential.
Is applied.

【0042】なお、グリッド21の構造は、図2、図3
に示したような構造に限られるものではなく、針22の
先端部で生じた所定のイオンをグリッド27、28の間
に引き出すような電場勾配を形成できるものであればよ
い。また、グリッド27、28の構造は、図2に示した
ような構造に限られるものではなく、所定のパルス制御
電圧V1,V2を受けて、所定のイオンをドリフト領域
に加速できるものであればよい。
The structure of the grid 21 is as shown in FIGS.
The structure is not limited to the structure shown in FIG. 2A, and any structure can be used as long as it can form an electric field gradient that draws out predetermined ions generated at the tip of the needle 22 between the grids 27 and 28. Further, the structure of the grids 27, 28 is not limited to the structure shown in FIG. 2, but any structure can be used as long as it can receive predetermined pulse control voltages V1, V2 and accelerate predetermined ions to the drift region. Good.

【0043】次に、かかる構造を有する当該実施の形態
の作動を説明する。以下、陽イオンを質量分析等する場
合を代表して説明する。したがって、電圧E2は、グリ
ッド21の下側端部21bを高電位にし、上側端部21
aを低電位にする設定とする。
Next, the operation of this embodiment having such a structure will be described. Hereinafter, the case where the cations are subjected to mass spectrometry will be described as a representative. Therefore, the voltage E2 causes the lower end 21b of the grid 21 to have a high electric potential, and the upper end 21b.
A is set to a low potential.

【0044】図4に示すように、供給管18に電解質溶
液Lを流入させた状態で、針22を孔20側へ降下さ
せ、針22の先端を電解質溶液Lに接触させる。このと
き、制御電圧E1の極性を、針22に対して供給管18
の方が高い電位となるように設定すると、試料の陽イオ
ンが電気泳動によって針22の先端に移動するので、針
22の先端部には陽イオンが濃縮されて付着する。
As shown in FIG. 4, with the electrolyte solution L flowing into the supply pipe 18, the needle 22 is lowered to the hole 20 side, and the tip of the needle 22 is brought into contact with the electrolyte solution L. At this time, the polarity of the control voltage E1 is set to the supply pipe 18 with respect to the needle 22.
When the potential is set to a higher value, the cations of the sample move to the tip of the needle 22 by electrophoresis, so that the cation is concentrated and attached to the tip of the needle 22.

【0045】次に、図5に示すように、E1を引き続き
印加したままで、針22を孔20から引き抜いて所定の
高さまで引き上げると、針22の先端には高濃度の陽イ
オンが付着したままとなる。
Next, as shown in FIG. 5, while continuing to apply E1, the needle 22 was pulled out from the hole 20 and pulled up to a predetermined height, and a high concentration of cations adhered to the tip of the needle 22. Will remain.

【0046】この後、図6Aに示すように、窓81を通
して針22の先端にレーザ装置80で発生したレーザ光
を照射すると、目的とする陽イオンが液滴の溶媒分子等
と共に放出される。レーザ光はパルス状に照射すること
が好ましい。また、針22を孔20から引き抜いて所定
の高さまで引き上げて、液滴中の溶媒を蒸発させた後の
固形物にレーザ光を照射してもよい。針22にレーザ光
を照射するに場合に、図6Bに示すように針22の先端
に付着した液滴または固着物に照射してもよく、図6C
に示すように針22の本体の部分に照射してもよい。ま
た、レーザ光は、針22と液滴または固着物に照射して
もよいし、針22と液滴と固着物に照射してもよい。針
22の本体に照射した場合は、レーザ光により針22の
先端部がパルス的に加熱され、この熱により液滴中の陽
イオンが放出される。照射するレーザ光は、紫外線から
赤外線のパルスレーザ光の好ましく、照射するエネルギ
ーは、数マイクロジュール〜数ミリジュールの出力が好
ましい。電解質溶液Lが、レーザ光吸収有機物を含んで
いると、この物質がレーザ光を吸収するので試料の分解
を防ぐバッファの役割を果たす。したがって、電解質溶
液が、照射するレーザ光に応じたレーザ光吸収有機物を
含んでいることが好ましい。
After that, as shown in FIG. 6A, when the tip of the needle 22 is irradiated with the laser beam generated by the laser device 80 through the window 81, the target cations are emitted together with the solvent molecules of the liquid droplets. It is preferable to irradiate the laser light in pulses. Further, the needle 22 may be pulled out from the hole 20 and pulled up to a predetermined height to irradiate the solid light after the solvent in the droplet is evaporated with the laser beam. When the needle 22 is irradiated with laser light, it may be irradiated onto a droplet or a fixed matter attached to the tip of the needle 22 as shown in FIG. 6B.
Alternatively, the needle 22 may be irradiated to the main body as shown in FIG. Further, the laser light may be applied to the needle 22 and the liquid droplet or the fixed matter, or may be irradiated to the needle 22, the liquid droplet and the fixed matter. When the body of the needle 22 is irradiated, the tip portion of the needle 22 is pulse-heated by the laser light, and the heat releases the cations in the droplet. The laser light to be applied is preferably pulsed laser light from ultraviolet rays to infrared rays, and the energy to be applied is preferably an output of several microjoules to several millijoules. When the electrolyte solution L contains a laser beam absorbing organic substance, this substance absorbs the laser beam, and thus plays a role of a buffer for preventing decomposition of the sample. Therefore, it is preferable that the electrolyte solution contains a laser beam absorbing organic substance corresponding to the laser beam to be irradiated.

【0047】放出された陽イオンは、グリッド21によ
る電場勾配によってグリッド27、28の間に移動す
る。この後、電圧源30からグリッド27、28に前記
所定のパルス制御電圧V1、V2を印加することによ
り、グリッド27、28間に存在する陽イオンを加速
し、ドリフト領域11へ移動させる。TOF質量分析装
置では、被測定イオンの電荷と質量の比に応じてドリフ
ト領域11内の飛行速度が異なるので、ドリフト領域の
飛行時間が異なる。したがって、この飛行時間を測定す
ることにより質量スペクトルを求めることができる。す
なわち、パルス制御電圧V1,V2を印加したときから
の時間の関数として、マイクロチャネルプレート12に
到達した陽イオンを検出して、その検出信号Sを記録部
14で記録することにより、試料の質量スペクトルが求
められる。
The released cations move between the grids 27 and 28 due to the electric field gradient of the grid 21. After that, by applying the predetermined pulse control voltages V1 and V2 from the voltage source 30 to the grids 27 and 28, the cations existing between the grids 27 and 28 are accelerated and moved to the drift region 11. In the TOF mass spectrometer, the flight speed in the drift region 11 differs depending on the charge-to-mass ratio of the ions to be measured, so the flight time in the drift region differs. Therefore, the mass spectrum can be obtained by measuring the time of flight. That is, as a function of time from the application of the pulse control voltages V1 and V2, the cations that have reached the microchannel plate 12 are detected, and the detection signal S thereof is recorded by the recording unit 14 to obtain the mass of the sample. The spectrum is sought.

【0048】針22の先端に陽イオンを付着させる方法
は、図4、図5に示したものに限られるものではない。
たとえば、図7に示すように、供給管18に電解質溶液
Lを流入させた状態で、供給管18の電位が針22の電
位に対して低くなるように電圧E1を印加して、針22
を孔20の電解質溶液Lの液面に近づける。この印加電
圧E1による電場により針22の近傍の液面には陽イオ
ンが引き寄せられて高濃度になっている。そして、この
印加電圧E1によって液面が局部的に盛り上がり、この
液面の盛り上がり(テーラーコーン)が針22の先端に
接触する。この場合、印加電圧E1は、50V〜200
Vが好ましい。図8に示すように、針22と供給管18
間の電圧差をゼロとすると、液面は元に戻り針22の先
端には高濃度の陽イオンが付着させることができる。ま
た、針22の先端に陽イオンを付着させる方法として
は、たとえば、図7に示すごとく針22が低電位になる
ように電圧E1を印加して、針22をピエゾ素子を用い
た移動装置23で10Hz〜100kHzの周波数で針
22の先端が液面に接触しないように繰り返しz方向に
移動させるようにしてもよい。このようにすると、きわ
めて安定にテーラーコーンが発達するので、針22の先
端に液滴を付着させることが容易になる。そして、この
周波数を変えることで従来では不可能であった放出され
るイオンの量を制御することができるようになり、ま
た、従来では不可能であった200ナノメートル程度の
液滴も発生できる。さらに、イオン化室の真空排気量と
この周波数を調整することによりイオン化室で放出され
たイオンのほとんどを質量分析装置へ転送できる。
The method of attaching cations to the tip of the needle 22 is not limited to the method shown in FIGS.
For example, as shown in FIG. 7, with the electrolyte solution L flowing into the supply pipe 18, the voltage E1 is applied so that the potential of the supply pipe 18 becomes lower than the potential of the needle 22, and the needle 22
Is brought close to the liquid surface of the electrolyte solution L in the hole 20. Due to the electric field generated by the applied voltage E1, cations are attracted to the liquid surface near the needle 22 to have a high concentration. Then, the applied voltage E1 locally swells the liquid surface, and the swelling of the liquid surface (tailor cone) contacts the tip of the needle 22. In this case, the applied voltage E1 is 50V to 200V.
V is preferred. As shown in FIG. 8, the needle 22 and the supply pipe 18
When the voltage difference between them is set to zero, the liquid surface returns to the original state and high-concentration cations can be attached to the tip of the needle 22. As a method of attaching cations to the tip of the needle 22, for example, as shown in FIG. 7, a voltage E1 is applied so that the needle 22 has a low potential, and the needle 22 is moved by a moving device 23 using a piezo element. At a frequency of 10 Hz to 100 kHz, the needle 22 may be repeatedly moved in the z direction so as not to come into contact with the liquid surface. In this way, the Taylor cone develops extremely stably, and it becomes easy to attach the droplet to the tip of the needle 22. By changing this frequency, it becomes possible to control the amount of ejected ions, which was impossible in the past, and it is also possible to generate droplets of about 200 nanometers, which was impossible in the past. . Furthermore, most of the ions released in the ionization chamber can be transferred to the mass spectrometer by adjusting the vacuum exhaust amount of the ionization chamber and this frequency.

【0049】また、図9に示すように、供給管18に電
解質溶液Lを流入させた状態で、針22と供給管18の
間に電圧E1を印加することなく、針22を孔20側へ
降下させ、針22の先端を電解質溶液Lに接触させて、
図10に示すように針22を再び上昇させることによっ
ても、イオンを針22の先端に付着することができる。
Further, as shown in FIG. 9, with the electrolyte solution L flowing into the supply pipe 18, the needle 22 is moved to the hole 20 side without applying the voltage E1 between the needle 22 and the supply pipe 18. And bring the tip of the needle 22 into contact with the electrolyte solution L,
Ions can also be attached to the tip of the needle 22 by raising the needle 22 again as shown in FIG.

【0050】このように、本実施の形態では針22の先
端にイオンを付着させるのに、針22と供給管18の間
に所定の電圧を印加して所定の電荷極性のイオンを引き
寄せるようにしたので、所定の電荷極性のイオンを針2
2の先端に付着できる。そして、このイオンをレーザ光
で放出させるようにしたので、従来に比べて、イオンを
発生させるのが短時間でできるようになった。また、所
定の電荷極性のイオンを効率よく放出できるようになっ
た。針22を液面に接触させたり、針22に加える電圧
により液面を引き寄せて液滴を付着させるようにしたの
で、従来のエレクロトスプレー法で限界であった孔20
の直径が数ミクロンメートル程度の場合でも液滴を取り
出すことが容易となった。
As described above, in the present embodiment, in order to attach the ions to the tip of the needle 22, a predetermined voltage is applied between the needle 22 and the supply pipe 18 to attract the ions having the predetermined charge polarity. As a result, the needle 2
Can be attached to the tip of 2. Since the ions are emitted by the laser beam, it becomes possible to generate the ions in a shorter time than in the conventional case. Further, it has become possible to efficiently release ions having a predetermined charge polarity. Since the needle 22 is brought into contact with the liquid surface or the liquid surface is attracted by the voltage applied to the needle 22 to adhere the liquid droplets, the hole 20 which is the limit in the conventional electrospray method is used.
It became easy to take out the liquid droplets even when the diameter was about several micrometers.

【0051】本実施の形態の作動説明では、被測定試料
の陽イオンを採取して放出する場合に述べたが、陰イオ
ンを測定する場合には、図1における制御電圧E1,E
2とパルス制御電圧V1,V2の極性を上記の説明とは
逆に設定することになる。すなわち図4、図5に示す処
理過程では、供給管18に対して針22の電位を高くす
る制御電圧E1を印加し、制御電圧E2もグリッド2
7、28側が供給管18側に比べて高電位になるように
印加し、パルス制御電圧V1,V2は負電圧(V1<V
2<0)にする。
In the description of the operation of the present embodiment, the case has been described in which the cations of the sample to be measured are sampled and released, but when measuring the anions, the control voltages E1 and E in FIG.
2 and the polarities of the pulse control voltages V1 and V2 are set opposite to the above description. That is, in the process shown in FIGS. 4 and 5, the control voltage E1 for increasing the potential of the needle 22 is applied to the supply pipe 18, and the control voltage E2 is also applied to the grid 2.
7 and 28 are applied so that the potential becomes higher than that on the supply pipe 18 side, and the pulse control voltages V1 and V2 are negative voltages (V1 <V
2 <0).

【0052】本実施の形態で使用している針22は、図
11(a)のように比較的単純な円錘台状の先端部分を
有する金属針であるが、これに限定されるものではな
い。たとえば、図11(b)に示すように、針の先端部
を誘電物の膜Cで被覆してもよい。図11(c)に示す
ように、針の全体を誘電物の膜Cで被覆してもよい。図
11(d)に示すように、針の先端部と基部の間にくび
れを形成するようにして、針の先端部をそのくびれ部の
径よりやや大きい直径を有する球形状の部分Bを設けも
よい。これにより、液滴の表面張力はその曲率によるの
で、針の先端部のみに液滴を付着することができる。図
11(e)に示すように、針の基部をテフロン等の電解
質溶液を弾く疎水性の物質で被覆してもよい。これによ
り、液滴が先端部のみに付着する。また、図11(f)
に示すように細い中空管からなる針を用いてもよい。図
11(g)に示すように針の先端部をくびらせてその先
端にくびれ部の直径よりやや大きい直径を有する球形状
の部分Bを設け、その球形部分の表面を誘電物または電
解質溶液を吸着する親水性の物質の膜Dで被覆し、針の
先端部の残りの部分をテフロン等の電解質溶液を弾く疎
水性の物質Cの膜で被覆してもよい。誘電物の代わりに
絶縁物を用いてもよいし、その両方を用いてもよい。図
11(h)に示すように、針の本体Gを導電体で形成
し、針の先端部をくびらせてその先端にくびれ部の直径
よりやや大きい直径を有する球形状の部分を設けて、針
の表面を絶縁体Eで覆い、さらに針の先端を除いて導電
体Fで覆うような構造としてもよい。図11(h)に示
す針は、試料イオンが正電荷のとき、GをFに対して低
い電圧とし、試料イオンが負電荷のとき、GをFに対し
て高い電圧とする。これにより、液滴または液滴を含む
イオンが針の先端部に付着するようになるので、付着液
滴を微小にできる。以上のような針に利用できる電解質
溶液を弾く物質としては、例えば、テフロン等がある。
The needle 22 used in this embodiment is a metal needle having a relatively simple truncated cone-shaped tip portion as shown in FIG. 11A, but is not limited to this. Absent. For example, as shown in FIG. 11B, the tip of the needle may be covered with a dielectric film C. As shown in FIG. 11C, the entire needle may be covered with the dielectric film C. As shown in FIG. 11D, a constriction is formed between the tip and the base of the needle, and the tip of the needle is provided with a spherical portion B having a diameter slightly larger than the diameter of the constriction. Good. As a result, since the surface tension of the droplet depends on its curvature, the droplet can be attached only to the tip of the needle. As shown in FIG. 11E, the base of the needle may be coated with a hydrophobic substance such as Teflon that repels the electrolyte solution. As a result, the liquid droplets adhere only to the tip portion. Also, FIG. 11 (f)
You may use the needle which consists of a thin hollow tube as shown in FIG. As shown in FIG. 11 (g), the tip of the needle is necked, and a spherical portion B having a diameter slightly larger than the diameter of the neck is provided at the tip, and the surface of the spherical portion is a dielectric or electrolyte solution. It is also possible to coat with a film D of a hydrophilic substance that adsorbs, and the remaining portion of the tip of the needle with a film of a hydrophobic substance C that repels an electrolyte solution such as Teflon. An insulator may be used instead of the dielectric substance, or both of them may be used. As shown in FIG. 11 (h), the main body G of the needle is made of a conductor, and the tip of the needle is necked to provide a spherical portion having a diameter slightly larger than the diameter of the necked portion at the tip. The structure may be such that the surface of the needle is covered with the insulator E, and further the conductor F except the tip of the needle is covered. The needle shown in FIG. 11 (h) sets G to a low voltage with respect to F when the sample ion has a positive charge, and sets G to a high voltage with respect to F when the sample ion has a negative charge. As a result, the droplets or the ions containing the droplets are attached to the tip portion of the needle, so that the attached droplets can be made minute. Examples of substances that can be used for the needle as described above and that repel the electrolyte solution include Teflon.

【0053】針の先端部の形状と被覆膜は、針の先端部
に電解質溶液L中の陽イオンまたは陰イオンが付着し易
く、また放出させ易くなればよく、これらの態様の組み
合わせや他の形状であってもよい。たとえば、針の基部
表面の少なくとも一部が誘電物、絶縁物または電解質溶
液を弾く物質で被覆されていてもよく、また針の先端部
が誘電物、絶縁物または電解質溶液を吸着する物質で被
覆されていてもよい。また、針の断面形状も円に限るも
のではなく、例えば、楕円、もしくは、三角形、四角形
等の多角形でもよい。
As for the shape of the tip of the needle and the coating film, it is sufficient that cations or anions in the electrolyte solution L are easily attached to and released from the tip of the needle. Combinations of these modes and others The shape may be. For example, at least a part of the base surface of the needle may be coated with a substance that repels a dielectric, an insulator or an electrolyte solution, and the tip of the needle may be coated with a substance that adsorbs a dielectric, an insulator or an electrolyte solution. It may have been done. The cross-sectional shape of the needle is not limited to a circle, and may be, for example, an ellipse or a polygon such as a triangle or a quadrangle.

【0054】また、針22の先端の直径は、図4、図5
のように陽イオンを相互のクーロン力に抗して針22の
先端に付着させるておくため、約100個の陽イオンに
対して約10ナノメートルとすることが望ましい。一般
に、針22の先端を鋭利にすれば局所的に電場が強くな
り、針の先端部分に高い濃度で陽イオンを付着させるこ
とができるが、本実施の形態の装置を一般的な質量分析
装置に適用することを考慮すると、針22の先端の直径
を約5ナノメートル〜0.5ナノメートルに設計するこ
とが望ましい。
The diameter of the tip of the needle 22 is as shown in FIGS.
As described above, in order to keep the cations attached to the tip of the needle 22 against the mutual Coulomb force, it is desirable that the number is about 10 nanometers for about 100 cations. Generally, if the tip of the needle 22 is sharpened, the electric field is locally strengthened, and cations can be attached to the tip of the needle at a high concentration. However, the apparatus of the present embodiment is used as a general mass spectrometer. It is desirable to design the diameter of the tip of the needle 22 to be about 5 nanometers to 0.5 nanometers.

【0055】さらに、針の先端部に電解質溶液L中の陽
イオンまたは陰イオンが付着し易く、また放出させ易い
ようにするために、針の形状に変化を持たせるだけでな
く、電解質溶液Lの供給管の構造を変えてもよい。例え
ば、図12に示すように、供給管18の構造を、中央部
に電解質溶液Lの吹き出し口を設け、その周囲に吹き出
し口と同軸に電解質溶液Lの吸収口を設けるようにして
もよい。
Further, in order to facilitate the attachment and release of the cations or anions in the electrolyte solution L to the tip of the needle, not only the shape of the needle is changed, but also the electrolyte solution L is changed. The structure of the supply pipe may be changed. For example, as shown in FIG. 12, the structure of the supply pipe 18 may be provided with an outlet for the electrolyte solution L in the center and an absorption port for the electrolyte solution L provided around the outlet coaxially with the outlet.

【0056】(第2の実施の形態)次に第2の実施の形
態を図13に基づいて説明する。図13中の各構成要素
において図1と同一または相当する部分を同一符号で示
す。図1に示した第1の実施の形態との相違点を述べ
る。イオン化分析装置のイオン化室15の下端には、電
解質溶液Lをイオン化室内部に導入するキャピラリ管3
1が設けられている。キャピラリ管31内には、z方向
に進退移動可能な細い針32が挿入されている。針32
がイオン化室15の内部まで進行すると、針32の先端
がイオン化室15の内部に突き出し、針32がキャピラ
リ管31内を退行すると、その先端がキャピラリ管31
内に収納されるようになっている。さらに、キャピラリ
管31と針32の間には、所定の極性の制御電圧E1を
印加するための電圧源24が接続されている。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. In each component in FIG. 13, the same or corresponding portions as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. Differences from the first embodiment shown in FIG. 1 will be described. At the lower end of the ionization chamber 15 of the ionization analyzer, a capillary tube 3 for introducing the electrolyte solution L into the ionization chamber is provided.
1 is provided. A thin needle 32 that can move back and forth in the z direction is inserted into the capillary tube 31. Needle 32
When the needle 32 advances to the inside of the ionization chamber 15, the tip of the needle 32 projects into the inside of the ionization chamber 15, and when the needle 32 retracts inside the capillary tube 31, the tip of the needle 32 moves to the capillary tube 31.
It is designed to be stored inside. Further, a voltage source 24 for applying a control voltage E1 having a predetermined polarity is connected between the capillary tube 31 and the needle 32.

【0057】次に、イオン化分析装置の要部断面を示す
図13〜図15に基づいて、第2の実施の形態の作動を
陽イオンを分析する場合について説明する。この場合に
は、図13に示すように、グリッド21の下側端(針3
2の側)を高電位、上側端を低電位に設定する電圧E2
を印加することにより所定の電場勾配を設け、さらにグ
リッド21に対してキャピラリ管31が高電位となるよ
うに電圧E3を設定する。
Next, the operation of the second embodiment for analyzing cations will be described with reference to FIGS. 13 to 15 showing the cross section of the main part of the ionization analyzer. In this case, as shown in FIG. 13, the lower end of the grid 21 (needle 3
2 side) is a high potential and the upper end is a low potential E2
Is applied to provide a predetermined electric field gradient, and the voltage E3 is set so that the capillary tube 31 has a high potential with respect to the grid 21.

【0058】次に、図14に示すように電解質溶液Lを
キャピラリ管31に供給し、針32をイオン化室15の
内部まで移動させる。このとき同時に、キャピラリ管3
1に対して針32を低い電位にする制御電圧E1を印加
する。この結果、キャピラリ管31と針32との間に生
じる電場により、電解質溶液L中の陽イオンが電気泳動
して針32の先端付近に移動し濃縮されて針32に付着
する。
Next, as shown in FIG. 14, the electrolyte solution L is supplied to the capillary tube 31, and the needle 32 is moved to the inside of the ionization chamber 15. At this time, at the same time, the capillary tube 3
A control voltage E1 for applying a lower potential to the needle 32 with respect to 1 is applied. As a result, due to the electric field generated between the capillary tube 31 and the needle 32, the cations in the electrolyte solution L are electrophoresed, move to the vicinity of the tip of the needle 32, are concentrated, and are attached to the needle 32.

【0059】次に、図15に示すように、電解質溶液L
の表面張力の及ばない距離の所まで針32の先端部を進
行させる。そして、レーザ光を針32の先端部Aまたは
針32の基部Bに照射する。このレーザ光照射により針
32に付着している陽イオンがイオン化室内に放出され
る。この陽イオンは、グリッド21の電場勾配によって
グリッド27、28の間に移動する。その後、電圧源3
0によりグリッド27、28に正のパルス制御電圧V
1,V2を印加することにより陽イオンをドリフト領域
11へ加速して飛行させる。そして、この陽イオンをマ
イクロチャネルプレート12で検出した信号Sに基づい
て記録部14が質量スペクトルを記録する。
Next, as shown in FIG. 15, the electrolyte solution L
The tip of the needle 32 is advanced to a distance beyond the surface tension of the needle. Then, the tip end portion A of the needle 32 or the base portion B of the needle 32 is irradiated with laser light. By this laser light irradiation, the cations attached to the needle 32 are released into the ionization chamber. The positive ions move between the grids 27 and 28 due to the electric field gradient of the grid 21. After that, voltage source 3
A positive pulse control voltage V is applied to the grids 27 and 28 by 0
By applying 1 and V2, the positive ions are accelerated and flown to the drift region 11. Then, the recording unit 14 records the mass spectrum on the basis of the signal S in which the cations are detected by the microchannel plate 12.

【0060】このように第2の実施の形態では、針32
をイオン化室15の内部に移動させる際に針32に所定
の制御電圧E1を印加して針32の先端部分に電解質溶
液Lの陽イオンを濃縮して付着させ、針32をイオン化
室15のさらに内部に移動させてから、針32にレーザ
光を照射して陽イオンを放出させるので、極めて操作が
簡素である。また、被測定イオンが濃縮されているの
で、従来のように不要な電解質溶液を大量にイオン化し
て計測の妨げとなるという問題が解消される。さらに、
図11(b)〜(g)に示すように針32の先端または
全体を誘電膜32aで被覆し、針32の内部の金属部分
に制御電圧E1を印加することにより、針32の先端部
分に効率よく電場をかけることができる。さらに、ま
た、被膜32aをテフロン等の素材にすれば、針32の
先端部分に付着する電解質溶液とキャピラリ管31内の
電解質溶液Lとを容易に分離することができるので、イ
オンを放出させるための過程に迅速に移ることができ、
イオン放出のための全体の処理時間を短縮することがで
きる。
As described above, in the second embodiment, the needle 32
Is moved into the ionization chamber 15, a predetermined control voltage E1 is applied to the needle 32 to concentrate and attach the cations of the electrolyte solution L to the tip of the needle 32, and the needle 32 is further moved to the ionization chamber 15. Since the needle 32 is irradiated with laser light to emit cations after being moved inside, the operation is extremely simple. Further, since the ions to be measured are concentrated, it is possible to solve the problem that a large amount of unnecessary electrolyte solution is ionized and the measurement is hindered as in the conventional case. further,
As shown in FIGS. 11B to 11G, the tip or the whole of the needle 32 is covered with the dielectric film 32a, and the control voltage E1 is applied to the metal portion inside the needle 32, so that the tip portion of the needle 32 is The electric field can be applied efficiently. Furthermore, if the coating film 32a is made of a material such as Teflon, the electrolyte solution attached to the tip portion of the needle 32 and the electrolyte solution L in the capillary tube 31 can be easily separated, so that ions are released. You can move quickly to the process of
The overall processing time for ion release can be reduced.

【0061】なお、第2の実施の形態の説明では、陽イ
オンを処理する場合について説明したが、陰イオンを処
理する場合には、上記の制御電圧E1〜E3およびパル
ス制御電圧V1,V2の極性を、陽イオンを処理する場
合と逆に設定することになる。
In the description of the second embodiment, the case of processing positive ions has been described, but in the case of processing negative ions, the control voltages E1 to E3 and the pulse control voltages V1 and V2 described above are used. The polarity will be set opposite to that when treating cations.

【0062】また、第2の実施の形態の変形例として、
電解質溶液を供給するための供給管の構造と針の配置を
図16のようにしてもよい。図16によれば、図15の
キャピラリ管31の代わりに供給管18を設けて、その
構造を供給管の中央部に電解質溶液Lの吹き出し口を設
け、さらにその周囲に吹き出し口と同軸に電解質溶液L
の吸収口を設けるようにしたものである。針32は、そ
の先端部をイオン化室方向に向けて供給管18の吹き出
し口内の中央部に配置されている。針32の先端にイオ
ンを付着させた後、針の先端部に窓81を通してレーザ
光を照射すると、針32の先端部からのイオンを効率よ
く放出させることができる。このとき、針先端部の気圧
は、大気圧でもよく、また大気圧より低い気圧でもよ
い。針の先端部にガスを吹き付けることにより、放出さ
れたイオンを効率よくグリッド27、28の間へ送るこ
とができる。
Further, as a modification of the second embodiment,
The structure of the supply pipe and the arrangement of the needles for supplying the electrolyte solution may be as shown in FIG. According to FIG. 16, a supply pipe 18 is provided instead of the capillary pipe 31 of FIG. 15, and the structure is such that an outlet for the electrolyte solution L is provided in the center of the supply pipe, and the electrolyte is provided around the outlet coaxially with the outlet. Solution L
Is provided with an absorption port. The needle 32 is arranged in the center of the outlet of the supply pipe 18 with its tip facing the direction of the ionization chamber. When the tip of the needle 32 is irradiated with laser light through the window 81 after the ions are attached to the tip of the needle 32, the ions from the tip of the needle 32 can be efficiently emitted. At this time, the atmospheric pressure at the tip of the needle may be atmospheric pressure or may be lower than atmospheric pressure. By blowing gas onto the tip of the needle, the ejected ions can be efficiently sent between the grids 27 and 28.

【0063】(第3の実施の形態)次に、本発明の実施
に形態を図17に基づいて説明する。なお、図17中の
各構成要素において図1と同一または相当する部分を同
一符号で示す。図1に示した実施の形態との相違点につ
いて説明する。イオン化室15の下端に、その内部ま
で、電解質溶液Lを導入するためのキャピラリ管40が
設けられており、さらにイオン化室15の内部には、グ
リッド21の中空部分を貫通しキャピラリ管40の先端
部分に対向して、針22が固定されている。この針の先
端部とキャピラリ管40の先端との間は、数ミクロンメ
ートル程度の隙間で隔離されている。キャピラリ管40
の先端部分には、超音波振動子41が取り付けられてい
る。また、キャピラリ管40と針22の間に、所定の極
性の制御電圧E1を印加する電圧源24が接続されてい
る。
(Third Embodiment) Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, in each component in FIG. 17, the same or corresponding portions as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Differences from the embodiment shown in FIG. 1 will be described. At the lower end of the ionization chamber 15, a capillary tube 40 for introducing the electrolyte solution L is provided up to the inside thereof. Further, inside the ionization chamber 15, the tip of the capillary tube 40 that penetrates the hollow portion of the grid 21 is provided. The needle 22 is fixed so as to face the portion. The tip of the needle and the tip of the capillary tube 40 are separated by a gap of about several micrometers. Capillary tube 40
An ultrasonic transducer 41 is attached to the tip portion of the. Further, a voltage source 24 for applying a control voltage E1 having a predetermined polarity is connected between the capillary tube 40 and the needle 22.

【0064】次に、イオン化分析装置の要部断面を示す
図17〜図19に基づいて、第3の実施の形態の作動を
陽イオンを分析する場合について説明する。図17に示
すようにグリッド21の下側端(キャピラリ管40の
側)を高電位とし、また上側端を低電位とする電圧E2
を印加して、グリッド21に所定の電場勾配を生じさせ
ておく。
Next, the operation of the third embodiment for analyzing cations will be described with reference to FIGS. 17 to 19 showing the cross section of the main part of the ionization analyzer. As shown in FIG. 17, a voltage E2 in which the lower end of the grid 21 (capillary tube 40 side) has a high potential and the upper end has a low potential.
Is applied to generate a predetermined electric field gradient in the grid 21.

【0065】図18に示すように、電解質溶液Lをキャ
ピラリ管40に供給して、超音波振動子41を振動させ
ると、キャピラリ管40が振動するので、キャピラリ管
40内の電解質溶液Lも振動する。そして、キャピラリ
管40を高電位とし、針22を低電位とする制御電圧E
1を印加する。この超音波振動子による振動により、電
解質溶液Lの液面が盛り上がりテーラーコーンが発達す
る。そして、このテーラーコーンが針22の先端に接触
して、電解質溶液L中の陽イオンが、制御電圧E1によ
る電場によって電気泳動して針22の先端に付着する。
この場合には、針22を移動させることなく、その先端
に陽イオンを付着させることができる。
As shown in FIG. 18, when the electrolyte solution L is supplied to the capillary tube 40 and the ultrasonic vibrator 41 is vibrated, the capillary tube 40 vibrates, so that the electrolyte solution L in the capillary tube 40 also vibrates. To do. Then, the control voltage E for setting the capillary tube 40 to a high potential and the needle 22 to a low potential
1 is applied. Due to the vibration of the ultrasonic oscillator, the liquid level of the electrolyte solution L rises to develop a Taylor cone. Then, this Taylor cone contacts the tip of the needle 22, and the cations in the electrolyte solution L are electrophoresed by the electric field by the control voltage E1 and adhere to the tip of the needle 22.
In this case, cations can be attached to the tip of the needle 22 without moving it.

【0066】図19に示すように、超音波振動子41の
振動周波数を変化させて、電解質溶液Lの液面からが針
22が離れた状態にする。この状態で、針22にレーザ
光を照射して、陽イオンを放出させる。レーザ光の照射
は、針22の先端に付着したイオンに行ってもよく、針
22の基部に行ってもよい。このレーザ光の照射により
放出された陽イオンは、グリッド21の電場勾配によっ
てグリッド27、28の間に移動する。電圧源30によ
りグリッド27、28の正のパルス制御電圧V1,V2
を印加することにより陽イオンをドリフト領域11へ加
速して飛行させる。この陽イオンをマイクロチャネルプ
レート12で検出した信号Sに基づいて記録部14が質
量スペクトルを記録する。
As shown in FIG. 19, the vibration frequency of the ultrasonic oscillator 41 is changed so that the needle 22 is separated from the liquid surface of the electrolyte solution L. In this state, the needle 22 is irradiated with laser light to emit cations. The irradiation of the laser light may be performed on the ions attached to the tip of the needle 22, or may be performed on the base of the needle 22. The positive ions emitted by the irradiation with the laser light move between the grids 27 and 28 due to the electric field gradient of the grid 21. Positive pulse control voltages V1, V2 of the grids 27, 28 by the voltage source 30
Is applied to accelerate the positive ions to the drift region 11 and fly. The recording unit 14 records a mass spectrum based on the signal S obtained by detecting the cations by the microchannel plate 12.

【0067】このように、第3の実施の形態において
は、電解質溶液Lを超音波振動子41で振動させること
により、針22の先端部に陽イオンを付着させるので針
22を移動する必要がない。したがって、針の位置調整
が不要になり、装置の簡素化および機械精度の向上等を
図ることができる。また、針22を機械的に移動するこ
となく針22の先端に繰り返しイオンを付着することが
できるので、分析時間を短縮することができる。さら
に、超音波振動子を繰り返し動作させるとキャピラリ管
40内の電解質溶液Lの液面にテーラーコーンが極めて
安定に発達するので、針22の先端へのイオンの付着が
安定し、レーザ光の照射により効率よくイオンを放出す
ることができる。また、レーザ光照射の繰り返し動作の
周波数と超音波振動子の繰り返し周波数を一致させかつ
その同期をとると、超音波振動子の繰り返し動作の周波
数(約10Hz〜10kHz)でイオンを放出を繰り返
しさせることができるので、大量のイオンを短時間で発
生させることができる。
As described above, in the third embodiment, the electrolytic solution L is vibrated by the ultrasonic oscillator 41 to attach cations to the tip of the needle 22, so that the needle 22 needs to be moved. Absent. Therefore, it is not necessary to adjust the position of the needle, and it is possible to simplify the device and improve the mechanical accuracy. Further, since the ions can be repeatedly attached to the tip of the needle 22 without mechanically moving the needle 22, the analysis time can be shortened. Further, when the ultrasonic oscillator is repeatedly operated, the Taylor cone is extremely stably developed on the liquid surface of the electrolyte solution L in the capillary tube 40, so that the attachment of the ions to the tip of the needle 22 is stabilized and the laser light irradiation is performed. Can efficiently release ions. Further, when the frequency of the repeated operation of laser light irradiation and the repeated frequency of the ultrasonic oscillator are made to coincide with each other and synchronized, the ions are repeatedly emitted at the frequency of the repeated operation of the ultrasonic oscillator (about 10 Hz to 10 kHz). Therefore, a large amount of ions can be generated in a short time.

【0068】なお、第3の実施の形態の説明では、陽イ
オンを処理する場合について説明したが、陰イオンを処
理する場合には、上記の制御電圧E1、E2およびパル
ス制御電圧V1,V2の極性を、陽イオンを処理する場
合と逆に設定することになる。
In the description of the third embodiment, the case of processing positive ions has been described, but in the case of processing negative ions, the control voltages E1 and E2 and the pulse control voltages V1 and V2 described above are used. The polarity will be set opposite to that when treating cations.

【0069】また、第3の実施の形態の変形例として、
電解質溶液Lを針22に付着させるための構造として、
図20のようにしてもよい。図20は、図18、図19
に対応する部分断面図である。図17中のキャピラリ管
40の代わりに供給管18を設けたものである。供給管
18は、同一の中心軸を有す直径の異なる2つ円柱管に
より構成され、イオン化室15側端の中央部に電解質溶
液Lの吹き出し口を設け、その周囲に電解質溶液Lの吸
収口を設けるようにしたものである。そして、供給管1
8の吹き出し口の基部には、超音波振動子41を固定し
た。この超音波振動子により、供給管18の吹き出し口
端部を上下方向に振動させることができる。針22は、
その先端が供給管18の吹き出し口と対向するように固
定されている。針22と供給管18の間には、所定の電
圧E1が印加されている。このような構造でも、超音波
振動子41を繰り返し振動させることによりテーラコー
ンを安定に発生させることができるので、針22にイオ
ンを付着させることができる。そして、レーザ装置80
で発生されたレーザ光を窓81を介して針22に照射す
ることによりイオンを放出させることができる。放出さ
れたイオンは、グリッド27、28の間に移動し、質量
分析に供される。
As a modification of the third embodiment,
As a structure for attaching the electrolyte solution L to the needle 22,
You may make it like FIG. 20 is the same as FIG. 18 and FIG.
It is a fragmentary sectional view corresponding to. A supply pipe 18 is provided instead of the capillary pipe 40 in FIG. The supply pipe 18 is composed of two cylindrical pipes having the same central axis and different diameters, and an outlet for the electrolyte solution L is provided in the center of the end on the side of the ionization chamber 15 and an absorption port for the electrolyte solution L is provided around the outlet. Is provided. And supply pipe 1
An ultrasonic transducer 41 was fixed to the base of the blowout port of No. 8. With this ultrasonic vibrator, the end of the outlet of the supply pipe 18 can be vertically vibrated. Needle 22
The tip is fixed so as to face the outlet of the supply pipe 18. A predetermined voltage E1 is applied between the needle 22 and the supply pipe 18. Even with such a structure, the Taylor cone can be stably generated by repeatedly vibrating the ultrasonic transducer 41, and thus the ions can be attached to the needle 22. Then, the laser device 80
Ions can be emitted by irradiating the needle 22 with the laser light generated in (1) through the window 81. The ejected ions move between the grids 27 and 28 and are subjected to mass spectrometry.

【0070】(第4の実施の形態)第4の実施の形態を
図21に基づいて説明する。なお、第1の実施の形態の
図1と同一または相当する構成要素は同一符号で示す。
図21においては、イオン化室15の下端には、このイ
オン化室にN2ガスを供給するキャピラリ管50が連結
され、このキャピラリ管50に対して略直交する方向か
ら電解質溶液Lを供給するためのキャピラリ管51が設
けられている。そして、キャピラリ管50と51の一側
には、レーザ加工等によって、直径が約1ミクロンメー
トル〜10ミクロンメートル程度の穴52が穿設される
ことにより、キャピラリ管51が孔52を介してイオン
化室15の内部と連通している。さらに、キャピラリ管
50には、孔52に対向する側壁にレーザ加工等によっ
て、10ミクロンメートル〜50ミクロンメートル程度
の穴53が穿設されている。穴53には針22が挿入さ
れ、可撓性を有する封止剤54により、穴53と針22
の間の隙間が密閉されている。針22は、移動装置23
内に収容されているピエゾ素子や超音波振動素子等に連
結される。これらの素子が針22を駆動することによ
り、針22の先端が孔52内に挿入されたり、引き出さ
れたりできるようになっている。また、針22とキャピ
ラリ管51との間に所定極性の制御電圧E1を印加する
ための電圧源24が接続されている。さらに、キャピラ
リ管50のうち、イオン化室15内に突出した部分の外
周面が、高抵抗の導電性材料からなる被膜で覆われてお
り、被膜55の上端(グリッド27、28側)と下端と
の間に所定極性の電圧E2が印加される。そして、グリ
ッド27、28以降の部分の構造は、図1と同様であ
る。
(Fourth Embodiment) A fourth embodiment will be described with reference to FIG. In addition, the same or corresponding components as those of FIG. 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
21, a capillary tube 50 for supplying N 2 gas to the ionization chamber 15 is connected to the lower end of the ionization chamber 15, and the electrolyte solution L is supplied from a direction substantially orthogonal to the capillary tube 50. A capillary tube 51 is provided. A hole 52 having a diameter of about 1 μm to 10 μm is formed on one side of the capillary tubes 50 and 51 by laser processing or the like, so that the capillary tube 51 is ionized through the hole 52. It communicates with the inside of the chamber 15. Further, in the capillary tube 50, a hole 53 having a diameter of about 10 μm to 50 μm is formed on the side wall facing the hole 52 by laser processing or the like. The needle 22 is inserted into the hole 53, and the hole 53 and the needle 22 are sealed by the flexible sealant 54.
The gap between them is sealed. The needle 22 is a moving device 23.
It is connected to a piezoelectric element, an ultrasonic vibration element, or the like housed inside. By driving the needle 22 with these elements, the tip of the needle 22 can be inserted into or pulled out from the hole 52. Further, a voltage source 24 for applying a control voltage E1 having a predetermined polarity is connected between the needle 22 and the capillary tube 51. Further, the outer peripheral surface of the portion of the capillary tube 50 projecting into the ionization chamber 15 is covered with a coating made of a high-resistance conductive material, and the coating 55 has an upper end (on the grid 27, 28 side) and a lower end. A voltage E2 having a predetermined polarity is applied during the period. The structure of the part after the grids 27, 28 is similar to that of FIG.

【0071】針22は、光ファイバーの先端を電解質溶
液Lの液滴を付着できるように加工したものである。そ
の構造は、例えば、図22(a)〜(c)に示すような
形状となっている。図22(a)では、針の先端から光
ファイバーのクラッド部57を除き、コア部56を露出
して、針の先端を球状にし、さらに針の先端を含む先端
部分を導電層58で被覆したものである。図22(b)
では、針の先端から光ファイバーのクラッド部57を除
き、コア部56を露出して、さらに針の先端を含む先端
部を導電層58で被覆したものである。図22(c)で
は、針の先端から光ファイバーのクラッド部57を除
き、コア部56を露出して、針の先端を球状にしたもの
である。針の先端を球状にすると、液滴の表面張力はそ
の液滴の極率によるので、針の先端のみに液滴が付着す
る。図22(a)〜(c)の針では、レーザ光は光ファ
イバの基部方向から先端方向へ入射させると(図22の
矢印方向)、針の先端にレーザ光を導入でき、また針の
先端部に近接場を作ることができる。
The needle 22 is formed by processing the tip of an optical fiber so that a droplet of the electrolyte solution L can be attached thereto. The structure has, for example, a shape as shown in FIGS. In FIG. 22A, the core portion 56 is exposed by removing the optical fiber clad portion 57 from the tip of the needle, the tip of the needle is made spherical, and the tip portion including the tip of the needle is covered with a conductive layer 58. Is. FIG. 22 (b)
In the above, the core portion 56 is exposed by removing the optical fiber clad portion 57 from the tip of the needle, and the tip portion including the tip of the needle is further covered with the conductive layer 58. In FIG. 22C, the core portion 56 is exposed by removing the clad portion 57 of the optical fiber from the tip of the needle, and the tip of the needle is spherical. When the tip of the needle is made spherical, the surface tension of the droplet depends on the extreme rate of the droplet, and therefore the droplet adheres only to the tip of the needle. In the needles of FIGS. 22 (a) to 22 (c), when the laser light is incident from the base direction of the optical fiber toward the tip direction (arrow direction in FIG. 22), the laser light can be introduced to the tip of the needle, and the tip of the needle You can create a near field in a department.

【0072】次に、本実施の形態の作動について陽イオ
ンを処理する場合について説明する。まず、電解質溶液
Lをキャピラリ管51によって供給し、針22の先端を
孔52内に挿入すると、針22の先端は電荷質溶液Lと
接触する。このとき、針22に対してキャピラリ管51
の電位を高くするように制御電圧E1の極性を設定する
と、針22の先端には、陽イオンが濃縮して付着する。
Next, the operation of the present embodiment will be described for the case of treating cations. First, when the electrolyte solution L is supplied by the capillary tube 51 and the tip of the needle 22 is inserted into the hole 52, the tip of the needle 22 comes into contact with the charge solution L. At this time, the capillary tube 51 is attached to the needle 22.
When the polarity of the control voltage E1 is set so as to increase the potential of the positive electrode, the cations are concentrated and attached to the tip of the needle 22.

【0073】次に、針22を孔52から後退させて、針
22の先端を電解質溶液Lの液面から離す。レーザ装置
80で発生させたレーザ光を光ファイバー等で針22の
基部へ導き、針22にレーザ光を入射させる。針22の
先端に付着している陽イオンは、入射したレーザ光によ
るエバネッセント光または直接光によりキャピラリ管5
0内に放出される。放出されたイオンは、電圧E2と導
電性被膜55によって生じる電場勾配によってグリッド
27、28の間に移動させられる。グリッド27、28
にパルス制御電圧V1,V2が印加されると、これらの
イオンはドリフト領域11に導入される。
Next, the needle 22 is retracted from the hole 52, and the tip of the needle 22 is separated from the liquid surface of the electrolyte solution L. Laser light generated by the laser device 80 is guided to the base of the needle 22 by an optical fiber or the like, and the laser light is incident on the needle 22. The cations adhering to the tip of the needle 22 are converted into the capillary tube 5 by the evanescent light or the direct light by the incident laser light.
It is released within 0. The ejected ions are moved between the grids 27, 28 by the electric field gradient generated by the voltage E2 and the conductive coating 55. Grid 27, 28
When the pulse control voltages V1 and V2 are applied to, these ions are introduced into the drift region 11.

【0074】なお、針22の先端に付着した陽イオンが
放出される際に、その先端に付着している電解質溶液の
蒸発を防止するために、キャピラリ管50から供給する
ガスに溶媒と同質の水蒸気等を含ませることが望まし
い。また、本実施の形態でのイオン化室の真空度は、次
のように見積もられる。例えば、内径30ミクロンメー
トルでその長さが1センチメートルのキャピラリ管50
を適用した場合には、ガスのリーク量Qが4×10
ー3(Torr・l/sec)であり、またイオン化室1
5に接続されている排気用の真空ポンプの排気速度Vが
100(l/sec)〜1000(l/sec)とする
と、イオン化室の内部圧力は、Q/V=4×10ー6〜4
×10ー5(Torr)となるので、イオン化室15を十
分な真空状態にすることができる。
When the cations attached to the tip of the needle 22 are released, in order to prevent evaporation of the electrolyte solution attached to the tip, the gas supplied from the capillary tube 50 has the same quality as the solvent. It is desirable to include water vapor or the like. Further, the degree of vacuum of the ionization chamber in this embodiment is estimated as follows. For example, a capillary tube 50 having an inner diameter of 30 μm and a length of 1 cm
Is applied, the gas leak amount Q is 4 × 10
-3 (Torr.l / sec), and ionization chamber 1
When pumping speed V of the vacuum pump for exhaust connected to the 5 and 100 (l / sec) ~1000 ( l / sec), the internal pressure of the ionization chamber, Q / V = 4 × 10 over 6-4
Since it becomes × 10 −5 (Torr), the ionization chamber 15 can be sufficiently vacuumed.

【0075】また、キャピラリ管50のガス導入端から
孔52までにの距離を短くして、孔52の位置での圧力
をこのガス導入端での圧力(1気圧)に近づけることに
より、電解質溶液Lの蒸発を抑制することが望ましい。
Further, the distance from the gas introduction end of the capillary tube 50 to the hole 52 is shortened so that the pressure at the position of the hole 52 is brought close to the pressure (1 atm) at this gas introduction end. It is desirable to suppress the evaporation of L.

【0076】(第5の実施の形態)第5の実施の形態を
図23に基づいて説明する。なお、第1の実施の形態と
の同一または相当する構成要素は同一符号で示す。図2
3に基づいて、第1の実施の形態との相違点を述べる
と、針22を収容するキャピラリ管60がイオン化室1
5内に設けられ、このキャピラリ管60の下端が、供給
管18に形成されている孔20に繋がり、他端が供給ポ
ート16の連通し、上端がグリッド27、28に対向し
て開放されている。また、キャピラリ管60の側面に
は、レーザ光導入窓82がある。さらに、キャピラリ管
60の外側面は、高抵抗の導電性膜61で被覆され、こ
の導電性膜61の上端と下端に所定の極性の電圧E2を
印加することによって、キャピラリ管60の中空内部に
電場勾配を発生させている。
(Fifth Embodiment) A fifth embodiment will be described with reference to FIG. The same or corresponding components as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals. FIG.
3, the difference from the first embodiment will be described. The capillary tube 60 for accommodating the needle 22 is the ionization chamber 1
5, the lower end of the capillary tube 60 is connected to the hole 20 formed in the supply pipe 18, the other end communicates with the supply port 16, and the upper end is opened facing the grids 27, 28. There is. A laser beam introduction window 82 is provided on the side surface of the capillary tube 60. Further, the outer surface of the capillary tube 60 is coated with a high-resistance conductive film 61, and by applying a voltage E2 of a predetermined polarity to the upper and lower ends of the conductive film 61, the capillary tube 60 is made hollow inside. An electric field gradient is generated.

【0077】かかる構成の本実施の形態も第1の実施の
形態と同様に、電圧E1と電圧E2を所定の極性に設定
して針22に電解質溶液Lのイオンを付着させ、レーザ
光を照射することによってイオンを放出させ、質量分析
に供することができる。
In the present embodiment having such a configuration, as in the first embodiment, the voltage E1 and the voltage E2 are set to predetermined polarities so that the ions of the electrolyte solution L are attached to the needles 22 and the laser light is irradiated. By doing so, the ions can be released and subjected to mass spectrometry.

【0078】(第6の実施の形態)第6の実施の形態を
図24に基づいて説明する。なお、第3の実施の形態の
図17と、第5の実施の形態の図23と同一または相当
する構成要素は同一符号で示す。図24において第3、
第5の実施の形態との相違点を述べる。イオン化室15
の下端に、電解質溶液Lを供給するためのキャピラリ管
40が連結されると共に、キャピラリ管40の先端部分
に超音波振動子41が固定されている。さらに、針22
を収容するキャピラリ管60がイオン化室15内に設け
られて、このキャピラリ管60の下端が、キャピラリ管
40の上端に対向し、キャピラリ管60に他端が供給ポ
ート16に連通し、またキャピラリ管60の上端がグリ
ッド27、28に対向して開放されている。また、キャ
ピラリ管60の側面には、レーザ光導入窓82が設けら
れている。さらに、キャピラリ管60の外側面は、高抵
抗の導電性膜61で被覆されている。そして、この導電
性膜61の上端と下端に所定の極性の電圧E2を印加す
ることによってキャピラリ管60の中空内部に所定の電
場勾配を発生させている。
(Sixth Embodiment) A sixth embodiment will be described with reference to FIG. It should be noted that the same or corresponding components in FIG. 17 of the third embodiment and FIG. 23 of the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals. In FIG. 24, the third,
Differences from the fifth embodiment will be described. Ionization room 15
A capillary tube 40 for supplying the electrolyte solution L is connected to the lower end of the, and an ultrasonic transducer 41 is fixed to the tip portion of the capillary tube 40. In addition, the needle 22
Is provided in the ionization chamber 15, the lower end of the capillary tube 60 faces the upper end of the capillary tube 40, the other end of the capillary tube 60 communicates with the supply port 16, and the capillary tube 60 The upper end of 60 is open facing the grids 27, 28. A laser beam introduction window 82 is provided on the side surface of the capillary tube 60. Further, the outer surface of the capillary tube 60 is covered with a high resistance conductive film 61. Then, a predetermined electric field gradient is generated inside the hollow of the capillary tube 60 by applying a voltage E2 having a predetermined polarity to the upper and lower ends of the conductive film 61.

【0079】かかる構成の本実施の形態も第3の実施の
形態または第5の実施の形態と同様に、電圧E1と電圧
E2を所定の極性に設定して、超音波振動子41を振動
させることにより、針22を固定したままその先端に電
解質溶液Lのイオンを付着させることができる。そし
て、レーザ光を照射することによって針の先端に付着イ
オンを放出させ、質量分析に供することができる。
Also in the present embodiment having such a configuration, similarly to the third embodiment or the fifth embodiment, the voltage E1 and the voltage E2 are set to a predetermined polarity to vibrate the ultrasonic transducer 41. As a result, the ions of the electrolyte solution L can be attached to the tip of the needle 22 with the needle 22 fixed. Then, by irradiating with laser light, attached ions can be released to the tip of the needle and can be used for mass spectrometry.

【0080】(第7の実施の形態)第7の実施の形態を
図25に基づいて説明する。なお、第2の実施の形態の
図13と第5の実施の形態の図23と同一または相当す
る構成要素は同一符号で示す。図25において、第2、
第5の実施の形態との相違点を述べる。イオン化室15
の下端に、電解質溶液Lを供給するためのキャピラリ管
31が連結されている。キャピラリ管31内には、進退
移動可能な針32が挿入されている。さらに、イオン化
室15内にはその下端からグリッド27、28側へ延び
るキャピラリ管60が設けられて、その一端が供給ポー
ト16に連通している。キャピラリ管60の外側面には
高抵抗の導電性膜61で被覆されている。そして、導電
性膜61の上端と下端に所定の極性の電圧E2を印加し
て、キャピラリ管60の中空内部に電場勾配を発生させ
ている。
(Seventh Embodiment) A seventh embodiment will be described with reference to FIG. Note that constituent elements that are the same as or correspond to those in FIG. 13 of the second embodiment and FIG. 23 of the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals. In FIG. 25, the second,
Differences from the fifth embodiment will be described. Ionization room 15
A capillary tube 31 for supplying the electrolyte solution L is connected to the lower end of the. A needle 32 that can move back and forth is inserted into the capillary tube 31. Further, a capillary tube 60 extending from the lower end to the grids 27, 28 side is provided in the ionization chamber 15, and one end of the capillary tube 60 communicates with the supply port 16. The outer surface of the capillary tube 60 is covered with a high resistance conductive film 61. Then, a voltage E2 of a predetermined polarity is applied to the upper and lower ends of the conductive film 61 to generate an electric field gradient inside the hollow inside of the capillary tube 60.

【0081】かかる構成の本実施の形態も第2、第5の
実施の形態と同様に、電圧E1と電圧E2を所定の極性
に設定すると、針32を移動させることにより電解質溶
液Lのイオンを針32の先端に付着させることができ
る。そして、レーザ光を照射することによって付着した
イオンを放出させ、質量分析に供することができる。
In this embodiment having such a configuration, as in the second and fifth embodiments, when the voltage E1 and the voltage E2 are set to a predetermined polarity, the needle 32 is moved to move the ions of the electrolyte solution L. It can be attached to the tip of the needle 32. Then, by irradiating with laser light, the attached ions can be released and used for mass spectrometry.

【0082】以上第1の実施の形態から第7の実施の形
態で説明したように、本発明のイオン化分析装置は、質
量分析計等と一体にできるので、放出したイオンを直接
に質量分析計等に導入できるため、きわめて高い転送効
率が得られる。
As described above in the first to seventh embodiments, the ionization analyzer of the present invention can be integrated with a mass spectrometer or the like, so that the released ions can be directly analyzed by the mass spectrometer. Therefore, extremely high transfer efficiency can be obtained.

【0083】なお、以上の実施の形態の説明において
は、本発明をTOF質量分析装置に適用した場合につい
て説明したが、本発明の適用はTOF質量分析装置に限
られるものではなく、例えば、4重極質量分析装置等に
ついても適用することができる。
In the above description of the embodiments, the case where the present invention is applied to the TOF mass spectrometer has been described, but the application of the present invention is not limited to the TOF mass spectrometer, and for example, 4 It can also be applied to a deuterium mass spectrometer and the like.

【0084】(第8の実施の形態)第8の実施の形態を
図26に基づいて説明する。なお、第1の実施の形態の
図1と同一または相当する構成要素は同一符号で示す。
図26において、第1の実施の形態との相違点を述べ
る。イオン化室15の下部側面に電解質溶液を供給する
ためのキャピラリ管40が設けられている。イオン化室
15の内面のキャピラリ管40に対向する位置には、穴
43が穿設されている。穴43には、その先端をキャピ
ラリ管40に向けて針22が挿入され、可撓性を有する
封止材44により、穴43と針22の隙間は密閉されて
いる。針22は、移動装置23内に収容されているピエ
ゾ素子に連結されている。また、イオン化室15の底面
には、N2ガスを供給するための供給管16が設けられ
ている。イオン化室15の側面には、針22の先端にレ
ーザ光を照射するために、レーザ光導入用の窓81が設
けられている。さらに、イオン化室15内には、スキマ
ー90がグリット27、28の下方であって針22の上
方に設けられ、イオン化室15をイオン放出室91とイ
オン蓄積室92に分離している。
(Eighth Embodiment) An eighth embodiment will be described with reference to FIG. In addition, the same or corresponding components as those of FIG. 1 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
In FIG. 26, differences from the first embodiment will be described. A capillary tube 40 for supplying an electrolyte solution is provided on the lower side surface of the ionization chamber 15. A hole 43 is formed at a position facing the capillary tube 40 on the inner surface of the ionization chamber 15. The needle 22 is inserted into the hole 43 with its tip facing the capillary tube 40, and the gap between the hole 43 and the needle 22 is sealed by the flexible sealing material 44. The needle 22 is connected to a piezo element housed in a moving device 23. A supply pipe 16 for supplying N 2 gas is provided on the bottom surface of the ionization chamber 15. A window 81 for introducing laser light is provided on the side surface of the ionization chamber 15 in order to irradiate the tip of the needle 22 with laser light. Further, in the ionization chamber 15, a skimmer 90 is provided below the grids 27 and 28 and above the needle 22, and separates the ionization chamber 15 into an ion emission chamber 91 and an ion accumulation chamber 92.

【0085】次に、本実施の形態の作動について説明す
る。キャピラリ管40に電解質溶液Lを供給し、針22
に制御電圧E1を印加する。さらに移動装置23内に収
容されているピエゾ素子に振動電圧を印加すると、針2
2が振動して、電解質溶液の液面との距離が変化するこ
とにより、液面にテーラーコーンが周期的に発生して、
針22の先端には試料イオンまたは試料イオンを含む液
滴が付着する。この状態で、針22の先端の付着液滴や
付着イオンや液滴の吸着した後の固形物にレーザ光を照
射すると、イオンが放出される。このレーザ光はパルス
的に照射することが好ましい。また、試料のソフトイオ
ン化を好ましく行うようにするためには、電解質溶液L
には、レーザ光を吸収して試料の分解を防止する溶媒を
混合しておくことが望ましい。このようにして発生した
イオンは、スキマー90を通り、TOF質量分析装置に
導入される。導入方法は、供給管16から、N2ガスを
供給することによって吹き飛ばしてもよいし、N2ガス
を吹き付けないで導入してもよい。ここで、イオン放出
部91は、大気圧であることが好ましい。
Next, the operation of this embodiment will be described. The electrolyte solution L is supplied to the capillary tube 40, and the needle 22
The control voltage E1 is applied to. Further, when an oscillating voltage is applied to the piezoelectric element housed in the moving device 23, the needle 2
2 vibrates and the distance from the liquid surface of the electrolyte solution changes, so that Taylor cones are periodically generated on the liquid surface,
Sample ions or droplets containing sample ions adhere to the tip of the needle 22. In this state, when laser light is applied to the adhered droplets at the tip of the needle 22 or the adhered ions or the solid matter after adsorbing the droplets, the ions are emitted. It is preferable to irradiate this laser light in pulses. Further, in order to favorably perform soft ionization of the sample, the electrolyte solution L
For this purpose, it is desirable to mix a solvent that absorbs laser light and prevents decomposition of the sample. The ions thus generated pass through the skimmer 90 and are introduced into the TOF mass spectrometer. As an introduction method, N 2 gas may be blown off from the supply pipe 16 or may be introduced without blowing N 2 gas. Here, the ion emitting unit 91 is preferably at atmospheric pressure.

【0086】また、第8の実施の形態の変形例として、
図27のようにしてもよい。図27は、図26のイオン
化室15内にスキマー93を設けて、イオン化室15を
イオン放出部91と差動排気室94とイオン蓄積室92
に分離したものである。差動排気室94は、ポート95
から低真空ポンプ(図示せず)により真空排気される。
As a modification of the eighth embodiment,
You may make it like FIG. In FIG. 27, a skimmer 93 is provided in the ionization chamber 15 of FIG.
It is separated into. The differential exhaust chamber 94 has a port 95.
Is evacuated by a low vacuum pump (not shown).

【0087】ここで、図1から図25までの実施の態様
においては、図26および図27のようにスキマー9
0、93を設けていないが、従来のように、スキマーを
導入してもよく、また細管を導入してもよい。さらに、
差動排気を行うようにしてもよい。この場合、試料イオ
ンをイオン化させる量は、針22を振動させる時の振動
数で制御できる。例えば、イオン化させるイオンをすべ
てTOF質量分析装置に導入したい場合は、針22の振
動数を低くすればよい。
Here, in the embodiment of FIGS. 1 to 25, the skimmer 9 as shown in FIGS. 26 and 27 is used.
Although 0 and 93 are not provided, a skimmer or a thin tube may be introduced as in the conventional case. further,
Differential exhaust may be performed. In this case, the amount of ionized sample ions can be controlled by the frequency of vibration of the needle 22. For example, when it is desired to introduce all the ions to be ionized into the TOF mass spectrometer, the frequency of the needle 22 may be lowered.

【0088】[0088]

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
イオン化室に針を設け、この針の先端に電解質溶液Lの
試料イオン、試料イオンを含む液滴、または試料イオン
を含む液滴の固形物を付着させ、これにレーザ光を照射
してイオンを放出させるようにしたので、簡易にかつ短
時間で被測定試料のイオンを得ることができるようにな
り、イオン分析の時間を短縮することが可能なイオン分
析装置が提供できるようになった。
According to the present invention as described above,
A needle is provided in the ionization chamber, and the sample ion of the electrolyte solution L, the droplet containing the sample ion, or the solid matter of the droplet containing the sample ion is attached to the tip of the needle, and the solid substance of the droplet is irradiated with laser light to emit the ion. Since the ions are emitted, the ions of the sample to be measured can be easily obtained in a short time, and the ion analyzer capable of shortening the time of ion analysis can be provided.

【0089】また、イオン化室に針を設け、この針の先
端に電解質溶液Lの試料イオン、試料イオンを含む液
滴、または試料イオンを含む液滴の固形物を付着させ、
これにレーザ光を照射してイオンを放出させるようにし
たので、簡易にかつ短時間で被測定試料のイオンを繰り
返し得ることができるようになり、連続運転も可能なイ
オン分析装置が提供できるようになった。
Further, a needle is provided in the ionization chamber, and the sample ion of the electrolyte solution L, the droplet containing the sample ion, or the solid substance of the droplet containing the sample ion is attached to the tip of the needle.
Since this is irradiated with laser light to emit ions, it is possible to easily and repeatedly obtain the ions of the sample to be measured, and it is possible to provide an ion analyzer capable of continuous operation. Became.

【0090】さらに、イオン化室に針を設け、この針の
先端に電解質溶液Lの試料イオン、試料イオンを含む液
滴、または試料イオンを含む液滴の固形物を付着させ、
これにレーザ光を照射してイオンを放出させるようにし
たので、微量のイオンを放出することができるようにな
り、従来に比べて高いイオン転送効率を達成できるよう
になった。その結果、質量分析計への導入効率が高くな
り、高感度なイオン分析装置を提供できるようになっ
た。
Further, a needle is provided in the ionization chamber, and the sample ion of the electrolyte solution L, the droplet containing the sample ion, or the solid substance of the droplet containing the sample ion is attached to the tip of the needle.
Since this is irradiated with laser light to emit ions, a small amount of ions can be emitted, and higher ion transfer efficiency can be achieved as compared with the conventional case. As a result, the efficiency of introduction into the mass spectrometer is increased, and a highly sensitive ion analyzer can be provided.

【0091】さらに、また、イオン化室に針を設け、こ
の針の先端に所定の電圧を印加して針の先端に電解質溶
液L中の所定の電荷極性のイオン、試料イオンを含む液
滴、または試料イオンを含む液滴の固形物を付着させ、
これにレーザ光を照射してイオンを放出するようにした
ので、針の先端に濃縮され付着したイオンが放出され、
従来よりも高精度のイオン分析が可能となった。
Furthermore, a needle is provided in the ionization chamber, and a predetermined voltage is applied to the tip of the needle to apply a predetermined charge polarity ion in the electrolyte solution L to the tip of the needle, or a droplet containing a sample ion, or Depositing a solid of droplets containing sample ions,
It was designed to emit ions by irradiating it with laser light, so the ions that were concentrated and attached to the tip of the needle were released,
Higher precision ion analysis than before has become possible.

【0092】また、イオン化室と質量分析計を含むイオ
ン分析部容器とを一体となった構造とし、差動排気系を
なくしてイオン化させる溶液量を制御するようにしたの
で、全ての試料イオンと溶媒の蒸発物、入射N2ガス
を、TOF質量分析装置に導入できるようになり、試料
イオンをイオン化室から質量分析計に高い転送効率で導
入できるようになった。
Further, since the ionization chamber and the ion analysis container including the mass spectrometer are integrated and the differential pumping system is eliminated to control the amount of the solution to be ionized, all the sample ions and The solvent vapor and the incident N 2 gas can be introduced into the TOF mass spectrometer, and the sample ions can be introduced from the ionization chamber to the mass spectrometer with high transfer efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のイオン分析装置の第1の実施の形態の
構成を示す縦断面図である。
FIG. 1 is a vertical sectional view showing a configuration of a first embodiment of an ion analyzer of the present invention.

【図2】図1中のグリッドの構成を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a grid in FIG.

【図3】図1中のグリッドの他の構成を示す斜視図であ
る。
FIG. 3 is a perspective view showing another configuration of the grid in FIG.

【図4】第1の実施の形態の作動を説明する部分断面図
である。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view illustrating the operation of the first embodiment.

【図5】第1の実施の形態の作動をさらに説明する部分
断面図である。
FIG. 5 is a partial cross-sectional view further explaining the operation of the first embodiment.

【図6】図6Aは、第1の実施の形態の作動をさらに説
明する部分断面図である。図6Bは、針へのレーザ光の
照射の説明をするための拡大斜視図である。図6Cは、
針へのレーザ光の照射の説明をするための拡大斜視図で
ある。
FIG. 6A is a partial cross-sectional view further illustrating the operation of the first embodiment. FIG. 6B is an enlarged perspective view for explaining irradiation of laser light on the needle. FIG. 6C shows
It is an expansion perspective view for demonstrating irradiation of a laser beam to a needle.

【図7】第1の実施の形態の作動をさらに説明する部分
断面図である。
FIG. 7 is a partial cross-sectional view further explaining the operation of the first embodiment.

【図8】第1の実施の形態の作動をさらに説明する部分
断面図である。
FIG. 8 is a partial cross-sectional view further explaining the operation of the first embodiment.

【図9】第1の実施の形態の作動をさらに説明する部分
断面図である。
FIG. 9 is a partial cross-sectional view further explaining the operation of the first embodiment.

【図10】第1の実施の形態の作動をさらに説明する部
分断面図である。
FIG. 10 is a partial cross-sectional view further explaining the operation of the first embodiment.

【図11】実施の形態に備えられた針の形状を示す部分
断面図である。
FIG. 11 is a partial cross-sectional view showing the shape of the needle provided in the embodiment.

【図12】第1の実施の形態の作動をさらに説明する部
分断面図である。
FIG. 12 is a partial cross-sectional view further explaining the operation of the first embodiment.

【図13】本発明のイオン分析装置の第2の実施の形態
の構成を示す縦断面図である。
FIG. 13 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of the second embodiment of the ion analyzer of the present invention.

【図14】第2の実施の形態の作動を説明する部分断面
図である。
FIG. 14 is a partial cross-sectional view illustrating the operation of the second embodiment.

【図15】第2の実施の形態の作動をさらに説明する部
分断面図である。
FIG. 15 is a partial cross-sectional view further explaining the operation of the second embodiment.

【図16】第2の実施の形態の作動をさらに説明する部
分断面図である。
FIG. 16 is a partial cross-sectional view further explaining the operation of the second embodiment.

【図17】本発明のイオン分析装置の第3の実施の形態
の構成を示す縦断面図である。
FIG. 17 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of the third embodiment of the ion analyzer of the present invention.

【図18】第3の実施の形態の作動を説明する部分断面
図である。
FIG. 18 is a partial cross-sectional view illustrating the operation of the third embodiment.

【図19】第3の実施の形態の作動をさらに説明する部
分断面図である。
FIG. 19 is a partial cross-sectional view further explaining the operation of the third embodiment.

【図20】第3の実施の形態の作動をさらに説明する部
分断面図である。
FIG. 20 is a partial cross-sectional view further explaining the operation of the third embodiment.

【図21】本発明のイオン分析装置の第4の実施の形態
の構成を示す縦断面図である。
FIG. 21 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of the fourth embodiment of the ion analyzer of the present invention.

【図22】実施の形態に備えられた針の形状を示す部分
断面図である。
FIG. 22 is a partial cross-sectional view showing the shape of the needle provided in the embodiment.

【図23】本発明のイオン分析装置の第5の実施の形態
の構成を示す縦断面図である。
FIG. 23 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of the fifth embodiment of the ion analyzer of the present invention.

【図24】本発明のイオン分析装置の第6の実施の形態
の構成を示す縦断面図である。
FIG. 24 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of the sixth embodiment of the ion analyzer of the present invention.

【図25】本発明のイオン分析装置の第7の実施の形態
の構成を示す縦断面図である。
FIG. 25 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of the seventh embodiment of the ion analyzer of the present invention.

【図26】本発明のイオン分析装置の第8の実施の形態
の構成を示す縦断面図である。
FIG. 26 is a vertical cross-sectional view showing the configuration of the eighth embodiment of the ion analyzer of the present invention.

【図27】第8の実施の形態の作動を説明する縦断面図
である。
FIG. 27 is a vertical sectional view for explaining the operation of the eighth embodiment.

【図28】レーザ脱離法による従来のイオン分析装置の
構成を示す断面図である。
FIG. 28 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional ion analysis apparatus by the laser desorption method.

【図29】エレクトロスプレー法による従来のイオン分
析装置の構成を示す断面図である。
FIG. 29 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional ion analysis apparatus by the electrospray method.

【図30】従来のイオン化分析装置の課題を説明するた
めの説明図である。
FIG. 30 is an explanatory diagram for explaining a problem of the conventional ionization analyzer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

15…イオン化室、18…供給管、20、33…孔、2
1、27、28…グリッド、22、32…針、23…移
動装置、24…電圧源、31、40、50、60…キャ
ピラリ管、41…超音波振動子、80…レーザ装置
15 ... Ionization chamber, 18 ... Supply pipe, 20, 33 ... Hole, 2
1, 27, 28 ... Grid, 22, 32 ... Needle, 23 ... Moving device, 24 ... Voltage source, 31, 40, 50, 60 ... Capillary tube, 41 ... Ultrasonic transducer, 80 ... Laser device

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電解質溶液内に含まれる試料のイオンを
イオン化室内の気中または真空中に放出するイオン化分
析装置であって、 前記イオン化室内に設けられた針と、 前記電解質溶液中のイオンを含む液滴または前記電解質
溶液中のイオンを前記針に付着させる付着手段と、 前記付着液滴、前記付着イオンまたは前記針の少なくと
も一つにレーザ光を照射することにより、前記付着液滴
中のイオンまたは前記付着イオンを前記イオン化室内に
放出させる放出手段と、を具備することを特徴とするイ
オン化分析装置。
1. An ionization analyzer for releasing ions of a sample contained in an electrolyte solution into air or a vacuum in an ionization chamber, wherein a needle provided in the ionization chamber and ions in the electrolyte solution are provided. A droplet containing or an attachment means for attaching ions in the electrolyte solution to the needle, and by irradiating at least one of the attached droplet, the attached ion or the needle with a laser beam, An ionization analysis device, comprising: a release unit configured to release the ions or the attached ions into the ionization chamber.
【請求項2】 前記付着手段は、 前記電解質溶液を前記イオン室内に供給し、前記針を移
動させることによりその先端を一時的に前記電解質溶液
に接触させる移動手段と、 前記電解質溶液内での前記イオンの電荷極性に対応して
前記針に所定極性の電圧を印加する手段と、を有するこ
とを特徴とした請求項1に記載のイオン化分析装置。
2. The adhering means supplies the electrolyte solution into the ion chamber and moves the needle to temporarily bring the tip thereof into contact with the electrolyte solution, and a moving means in the electrolyte solution. The ionization analyzer according to claim 1, further comprising: a unit that applies a voltage having a predetermined polarity to the needle corresponding to a charge polarity of the ions.
【請求項3】 前記針は、前記イオン化室内に固定さ
れ、 前記付着手段は、 前記電解質溶液を前記針の近傍まで供給する供給管と、 前記供給管を振動させて前記電解質溶液の表面を移動さ
せることにより、前記電解質溶液を前記針の先端に付着
させる振動手段と、 前記電解質溶液内の前記イオンの電荷極性に対応して前
記供給管と前記針間に所定極性の電圧を印加する手段
と、を具備することを特徴とする請求項1に記載のイオ
ン化分析装置。
3. The needle is fixed in the ionization chamber, and the adhering means moves the surface of the electrolyte solution by vibrating the supply pipe for supplying the electrolyte solution to the vicinity of the needle. By doing so, a vibrating means for attaching the electrolyte solution to the tip of the needle, and means for applying a voltage of a predetermined polarity between the supply pipe and the needle corresponding to the charge polarity of the ions in the electrolyte solution. The ionization analyzer according to claim 1, further comprising:
【請求項4】 前記付着手段は、 前記電解質溶液を前記イオン化室へ供給する供給管を有
し、 前記針は、所定方向へ移動するとその先端部が前記イオ
ン化室内へ突き出すように、前記供給管内に対して進退
移動可能に設けられていることを特徴とする請求項1に
記載のイオン化分析装置。
4. The supply means has a supply pipe for supplying the electrolyte solution to the ionization chamber, and the needle is provided in the supply pipe so that a tip of the needle projects into the ionization chamber when the needle moves in a predetermined direction. The ionization analyzer according to claim 1, wherein the ionization analyzer is provided so as to be movable back and forth.
【請求項5】 前記移動手段は、 前記針を振動させることによりその先端を一時的に前記
電解質溶液に接触させることを特徴とする請求項2に記
載のイオン化分析装置。
5. The ionization analyzer according to claim 2, wherein the moving means vibrates the needle to temporarily bring its tip into contact with the electrolyte solution.
【請求項6】 前記振動手段は、超音波振動子であるこ
とを特徴とする請求項3記載のイオン化分析装置。
6. The ionization analyzer according to claim 3, wherein the vibrating means is an ultrasonic oscillator.
【請求項7】 前記針は、その表面の少なくとも一部が
誘電物、絶縁物、電解質溶液を弾く物質または電解質溶
液を吸着する物質で被覆されていることを特徴とする請
求項1に記載のイオン化分析措置。
7. The needle according to claim 1, wherein at least a part of the surface of the needle is coated with a dielectric, an insulator, a substance that repels an electrolyte solution or a substance that adsorbs the electrolyte solution. Ionization analysis measures.
【請求項8】 前記針は、絶縁体層をはさんだ外層導電
体と内部導電体からなる層構造を前記針の先端部に有
し、さらに前記針の先端の前記絶縁層は、露出している
ことを特徴とする請求項1に記載のイオン化分析措置。
8. The needle has a layered structure consisting of an outer conductor and an inner conductor sandwiching an insulating layer at the tip of the needle, and the insulating layer at the tip of the needle is exposed. The ionization analysis device according to claim 1, wherein
【請求項9】 前記針は、少なくともその先端部が光フ
ァイバで形成され、 前記レーザ光は、前記光ファイバの根元から入射して、
前記針内部を通して前記針先端部へ導かれ、その先端部
の前記付着液滴または前記付着イオンに照射されること
を特徴とする請求項1に記載のイオン化分析装置。
9. The needle has at least a tip portion formed of an optical fiber, and the laser light is incident from a root of the optical fiber,
The ionization analyzer according to claim 1, wherein the ionization analyzer is guided through the inside of the needle to the tip of the needle, and the attached droplet or the attached ion at the tip is irradiated.
【請求項10】 前記イオン化室は、イオン分析部容器
と一体に連結された容器として形成されていることを特
徴とする請求項1に記載のイオン化分析装置。
10. The ionization analyzer according to claim 1, wherein the ionization chamber is formed as a container integrally connected to an ion analysis unit container.
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